太阳能光伏发电与建筑一体化.doc

毕业论文题目太阳能光伏发电与建筑一体化学 院 光 伏 学 院 专业光伏材料应用与加工技术 姓名 代 承 林 摘要：随着世界能源危机的日益显现，节能建筑是世界建筑发展的趋向，洁净能源，尤其是太阳能的合理、高效利用是未来建筑设计的重要内容。其中，代表太阳能应用最尖端、最有潜力的光伏发电将是节能建筑的主角。联合国能源机构的调查报告显示，太阳能光伏建筑一体化业将是21世纪最重要的新兴产业之一。 本论文尝试从技术性和美学性两方面入手，提出在建筑方案阶段就将光伏板纳入构思中，根据光伏板对光照的要求，利用光伏板特殊的颜色、肌理、构造与建筑进行整合，使之成为建筑物的一个有机组成部分。在总结了大量国外成熟的光伏建筑一体化设计实例的基础上，从当前世界金融危机促进太阳能光伏建筑一体化发展的观点入手，论述了太阳能光伏建筑一体化的定义、原理、类型、方式点和要求，介绍了薄膜光电池在太阳能光伏建筑一体化的发展及优势，列举了一些国内外案例，光伏建筑一体化太阳能将成为功效最佳、价格最低廉的替代新能源，太阳能光伏建筑一体化发展任重道远。 关键词： 太阳能；光伏建筑；光伏屋顶； 光伏幕墙；光伏LED；一体化目录 （一）光伏发电与建筑一体化的发展道路与影响2（二）太阳能光伏建筑一体化(BIPV)2 21太阳能光伏建筑一体化的定义与原则2 22太阳能光伏建筑一体化原则223为什么要光伏与建筑一体化3 24光伏建筑一体化的类型325光伏建筑一体化的方式426 光伏建筑一体化的10种形式6 27 光伏建筑一体化的系统工作原理6（三）光伏建筑系统的设计，施工及维护7 3.1光伏建筑系统的设计计算73.2太阳能光伏建筑系统的安装8（四） 非晶硅薄膜电池在光伏建筑一体化中的优势941 薄膜太阳能电池的优越性942 新型薄膜太阳能电池发展尤为迅速943 非晶硅薄膜电池10(五) 国内相关工程介绍10 5.1 德国柏林火车站10 5.2 威海市民文化中心10 5.3 青岛客运中心10 5.4 北京奥体中心体育场11 5.5 北京辉煌净雅大酒店LED多媒体动态幕墙12（六）光伏建筑一体化太阳能将成为功效最佳，价格最低廉的替代新能源12（七）太阳能光伏发电与建筑一体化的发展任重道远12致谢13参考文献14引言： 随着世界能源危机的日益显现，节能建筑是世界建筑发展的趋向，洁净能源，尤其是太阳能的合理、高效利用是未来建筑设计的重要内容。其中，代表太阳能应用最尖端、最有潜力的光伏发电将是节能建筑的主角。联合国能源机构的调查报告显示，太阳能光伏建筑一体化业将是21世纪最重要的新兴产业之一。2008年世界金融危机使全球资产面I临重新溢价，金融版图随之悄然改写，与之相伴的还有国际油价的跌宕起伏。伴随金融危机恐慌心理的蔓延，影响金融危机的因素扩大。能源安全，作为世界各国政府密切关注及深入研究的课题亦被提上议事日程，世界各国从保护国家安全角度，制定和调整本国的能源战略。为了对付世界性的能源、环境、金融等危机的影响，各国政府高度重视可再生清洁新能源，并把太阳能发电作为首选发展方向。美国奥巴马新政府将新能源列为振兴经济、化解危机的重要对策；美国迫切需要寻找替代传统能源的战略发展方向，德国、西班牙、意大利、法国等多个欧盟国家及日本相继出台新政策，强化部署发展太阳能产业；中东产油国纷纷把传统能源产业利润转投太阳能光伏产业；印度、印尼等发展中国家开始出台实质性的扶持光伏产业发展新政策。 特别引人注目的是2009年3月1920日，胡锦涛总书记等中央领导同志参加“2009中国国际节能减排和新能源科技博览会”时反复强调：“要大力推进节能减排，积极开发新能源”；温家宝总理在广东调研时也明确强调：“太阳能电池是可再生能源、清洁能源发展的重要载体，也是我国电力工业、能源工业的重要向”。之后，国家财政部、住房和城乡建设部又于3月23日发出关于加快推进太阳能光电建筑应用的实施意见，推出了大幅度补贴示范性光伏发电项目的政策。国务院副总理李克强2009年5月21日出席“财政支持新能源和节能环保等新兴产业发展工作座谈会”讲话指出：“历史经验表明，每一次危机都孕育着新的技术突破，催生新的产业变革。综合考虑国内外情况，新能源和节能环保产业是促进消费、增加投资、稳定出口一个重要的结合点，也是调整结构、提高国际竞争力一个现实的切入点。这方面发展的潜力很大，应当重点给予扶持，力求取得突破，努力实现产业化、规模化”。 2009年6月1日能源局副局长刘琦表示：“新能源发展规划讨论稿已完成将适时出台，新能源规划有3个方面的意义：第一是应对当前的金融危机，扩大内需、拉动投资、增加就业；第二个是应对气候变化，调整能源结构，持续能源的可持续发展；第三个是抢占未来经济发展的制高点，提升中国能源的国际竞争力”。这项“金太阳”工程的重点内容将是以国家财政补贴的形式，支持国内光伏市场的启动。把新能源的发展提高到前所未有的“战略高度”。这一系列行动，不仅在中国，而且在全世界范围内产生了极其明显的连动效应，并由此引发了全国各级地方政府和企业界空前高涨的“光伏积极性”。在创建节约型社会的主题带动下，一场“太阳能建筑一体化风暴正在全国各地掀起。 2004年2007年底，全球太阳能电池产量增加了437，而中国更是猛增了77倍，2007年底我国电池产量达l 088MW，超过日本，成为全球第一大太阳能电池生产国。有一批具有国际竞争力和国际知名度的光伏生产企业，已形成具有规模化、国际化、专业化的产业链条。与世界其他各国的光伏产业相比，中国的光伏行业有一个很大的特点，他几乎是完全依托于国外的市场而起来的。尽管国内太阳能电池产量得到了迅猛发展，但中国光伏发电市场发展却依然缓慢，绝大多数太阳能面板用于出口，国内消费量占比非常小，产业和市场之间发展极不平衡。中国光伏产业是近几年高速发展的新兴产业之一。但由于它的原料、市场甚至设备都严重依靠国际市场，使其成为此次金融危机的重灾区，对于98的市场都在国外的中国光伏企业来说，国外市场的任何波动，都会在国内掀起巨大的波澜。阴沉的经济环境也阻断了光伏企业到国外融资的渠道，一旦资金与市场的大门同时被关上，国内一些光伏企业可能会休克”，甚至死亡”。国内太阳能电池光伏产业将会有一个比较大的“洗牌”过程。 太阳能电池光伏企业已面临投资过热，但太阳能光伏发电在国内却只有少数的几家企业在做，尤其是做大规模、大型建筑光伏一体化的太阳能应用国内也只是刚刚起步，海外市场更需要推广的也是太阳能光伏建筑一体化(BITV)，因此，建筑光伏一体化也就拥有了逆势而上的海内外市场前景。（一）光伏发电与建筑一体化的发展道路与影响1.1 光伏建筑一体化对于房地产发展的近期影响： （1）通过推广初级的光伏建筑一体化设计，能够有力地促进光伏建筑的推广。 （2）光伏建筑的迅速增加，由于刚才那种一体化的推广结果光伏建筑会迅速增加，由此带来光伏发电量的增加可望在近期内引入量化的发电指标，特别是零能耗的建筑指标，建立科学化的建筑物、评价体系，使群众具体感受到光伏建筑的实惠所在，带动起群众性的光伏建筑的热潮。 （3）这种群中心的光伏建筑的热潮，将推动一梯化光伏建筑的市场迅速发展扩大，以期在较段的时间内达到临界的容量，为建立自动化的光伏建筑一体化模块制造生产线打下市场基础。1.2 光伏建筑房地产的发展道路： （1）初级的一体化的设计能够取得明显的经济效益，应尽快予以产业化，以促进一体化光伏建筑的推广和发展； （2）充分利用好国家的各种优惠政策，加快光伏建筑房地产的发展，为尽早建立自动化的建筑模块生产线创造市场基础条件。 （3）一旦一体化光伏建筑的自动化制造生产线开始发挥作用，建筑成本的大幅度下降，就会推动光伏建筑房地产产业迅速进入高速增长的时期，不仅自己发展成为大产业，还将推动我国高新技术产业和国民经济全面迅速地发展。 (二)太阳能光伏建筑一体化(BIPV)21太阳能光伏建筑一体化的定义与原则 太阳能光伏建筑一体化(BmV)技术即将太阳能发电(光伏)产品集成或结合到建筑上的技术。BIPV即Building Photovoltaic，其不但具有外围护结Integrated构的功能，同时又能产生电能供建筑使用。太阳能光伏与建筑一体化(简称BIPV)是“建筑物产生能源”新概念的建筑，是利用太阳能可冉生能源的建筑，太阳能光伏建筑一体化太阳能光伏+建筑。所谓太阳能光伏建筑一体化不是简单的“相加”，而是根据节能、环保、安全、美观和经济实用的总体要求，将太阳能光伏发电作为建筑的一种体系进入建筑领域，纳入建设工程摹本建设程序，同步设计、同步施工、同步验收，与建设工程同时投入使用。同步后期管理，使其成为建筑有机组成部分的一种理念、一种设计、一种工程的总称。22 太阳能光伏建筑一体化原则（1）生态驱动设计理念向常规建筑设计的渗透 建筑本身应该具有美学形式，而PV系统与建筑的整合使建筑外观更加具有魅力。建筑中的PV板使用不仪很好地利用了太阳能，极大地节省了建筑对能源的使用，而且还丰富了建筑立面设计和立面荚学。BIPV设计应以不损害和影响建筑的效果、结构安全、功能和使用寿命为基本原则，任何对建筑本身产生损害和不良影响的BIPV设计都是不合格的设计；（2）传统建筑构造与现代光伏工程技术和理念的融合 引入建筑整合设计方法，发展太阳能与建筑集成技术。建筑整合设计是指将太阳能应用技术纳入建筑设计全过程，以达到建筑设计美观、实用、经济的要求。BIPV首先是一个建筑，他足建筑师的艺术品，其成功与否关键一点就是建筑物的外观效果。建筑应该从设计一开始，就要将太阳能系统包含的所有内容作为建筑不可或缺的设计元素，巧妙地将太阳能系统的各个部件融入建筑之中的一体化设计，使太阳能系统成为建筑整体不可分割的一部分，从而达到与建筑物的完美结合。（3）关注不同的建筑特征和人们的生活习惯 合适的比例和尺度：PV板的比例和尺度必须与建筑整体的比例和尺度相吻合，与建筑的功能相吻合，这将决定PV板的分格尺寸和形式。PV板的颜色和肌理必须与建筑的其他部分相和谐，与建筑的整体风格相统一，例如，在一个历史建筑上，PV板集成瓦可能比大尺度的PV板更适合，在一个高技术的建筑中，工业化的PV板更能体现建筑的性格。保温隔热的围护结构技术与自然通风采光遮阳技术的有机结合：精美的细部设计：不只是指PV屋顶的防水构造，而要更多关注的是具体的细部设计，PV板要从一个单纯的建筑技术产品很好的融合到建筑设计和建筑艺术之中；（4） 建筑的初始投资与生命周期内光伏工程投资的平衡 综合考虑建筑运营成本及其外部成本。建筑运营体现在建筑物的策划、建设、使用及其改造、拆除等全寿命周期的各种活动中，建筑节能技术、太阳能技术以及生态建筑技术对与建筑运营具有重要影响。不仅要关注建筑初期的一次投资，更应关注建筑的后期运营和费用支出，不但要满足民众的居住需求，也要关注住房使用的耗能支出。另外，还应考虑二氧化碳排放等外部环境成本的增加等。光伏系统和建筑是2个独立的系统，将这2个系统相结合，所涉及的方面很多，要发展光伏与建筑集成化系统，并不是光伏制作者能独立胜任的，必须与建筑材料、建筑设计、建筑施工等相关方面紧密配合，共同努力，才能成功。 为了适应BIPV产业飞速发展的形势，保证中国BIPV光伏产业的健康发展，满足国家建设和终端消费的需要，建议由国家发改委、国家认证中心建立中国太阳能光伏建筑一体化认证体系和认证制度。2.3为什么要光伏与建筑一体化 由于太阳能能量密度较低并且高度分散，为了提供所需的能源，必须有足够的接受面积。光伏与建筑一体化有效利用建集物的外表大面积，是解决接受面积的主要途径。光伏建筑一体化的系统，如幕墙光伏发电系统，成本随着建筑物的设计阶段和光伏电池与建筑装饰材料生产过程的结合程度有很大的依赖。研究表明，如果设计院、建材生产商和光伏制造商能够充分协作起来，建材光伏一体化的发电单元的制造成本与单独生产光伏组件的成本类似，甚至比建材加光伏组件的成本还低，而逆变和布线系统则可以整体并入到建筑物的电力系统中去，因此，BIPV的成本可能比单独的光伏发电还要低得多。2.4光伏建筑一体化的类型 光伏建筑一体化一般分为独立安装型和建材安装型2种类型。 （1）独立安装型 是指普通太阳电池板施工时通过特殊的装配件把太阳电池板同周围建筑结构体相连。其优点是普通太阳电池板可以在普通流水线上大批量生产，成本低，价格便宜，既能安装在建筑结构体上，又能单独安装，其缺点是无法直接代替建筑材料使用，PV板与建材重叠使用造成浪费，施工成本高。这种独立安装型一体化方式在设计时也并非是与建筑的简单叠加”，而是将其作为建筑的一种独立的设计元素加以整合，创造出独特的建筑造型效果。 （2）建材安装型 则是在生产时把太阳电池芯片直接封装在特殊建材内，或做成独立建材的形式，如屋面瓦单元、幕墙单元、外墙单元等，外表面设计有防雨结构，施工时按模块方式拼装，集发电功能与建材功能于一体，施工成本低。相比较而言，建材安装型的技术要求相对更高，因为他不仅只用来发电，而且承担建材所需要的防水、保温及强度等要求。但是由于必须要适应不同的建筑尺寸，很难在同一条流水线上大规模生产，有时甚至需要投入大量的人力进行手工操作生产，对于劳动力价格较低的我国而言，这种太阳电池组件更有利于国际竞争。2.5光伏建筑一体化的方式 建材安装型又分为4种方式：屋顶一体化；墙面一体化；建筑构件一体化；建筑立面LED一体化。（1）屋项一体化方式 是指将PV板做成屋面板或瓦的形式覆盖平屋顶或坡屋顶整个屋面，也可以覆盖部分屋面，后者与建筑的整体具有更高的灵活性。这对于在旧房改造中使用PV板提供了可能。PV板与屋顶整合一体化，一是可以最大限度地接受太阳光的照射；二是可以兼做屋顶的遮阳板或者做成通风隔热屋面，减少屋顶夏天的热负荷。PV板与屋顶的构造做法有2种方式：一种是兼为屋顶防水构造层次的部分，这时必须要求PV系统具有良好的防水性能；另外一种是单独作为构造层次位于防水层之上，后者对于屋顶防水具有保护功能，可以延长防水层的使用寿命。（见图1、2） 图1 光伏屋顶一体化图2 光伏建筑屋顶一体化（2）墙面一体化方式 就是指Pv板与墙面材料一起进行集成，现代建筑支撑系统和维护系统的分离使PV板能像木材、金属、石材、混凝土等预制板一样成为建筑外围护系统的贴面材料。PV板墙面一体化主要有PV板外墙装饰板和PV板玻璃幕墙2种方式。PV板玻璃幕墙是指透光型PV板和玻璃集成制成的光电幕墙。该组件是由太阳电池芯片和双层玻璃板构成，芯片夹在玻璃板之间，芯片之问和芯片与玻璃板边端之间留有一定的间隙，以便透光，芯片面积占总面积的70，即透光率为30，可以有效地解决幕墙的遮阳，在夏天就像把巨大的“遮阳伞”有效地降低了建筑的热负荷，同时为室内提供特殊的光照气氛，更因其特殊的颜色和肌理拓展了建筑的表现空间。现在PV板价格和某些天然石材已经没有差别，我们相信今后随着PV板的发展，成本只会越来越低，这就为PV板在建筑工程中的广泛应用创造了良好条件。光电屋顶与光电幕墙的出现，为建筑师展示建筑艺术作品多上了一种新的选择。（见图3、4） 图3 图4 （3）建筑构件一体化方式 就是指PV板与建筑的雨篷、遮阳板、阳台、天窗等构件有机整合，在提供电力的同时可以为建筑增加美观的细部。PV板和遮阳板的结合不仅可以为建筑在夏天提供遮阳，还可以使入射光线变得柔和，避免眩光，改善室内的光环境，而且可以使窗户保持清洁（见图5）。但同时应该注意到高效率的PV系统并非一定是高效率的一体化系统，一体化建筑除具有美观性之外，还要求通过一体化进行科学的计算和设计，满足建筑构件所要求的强度、防雨、热工、防雷、防火等技术要求。 图5 (4) 光伏LED一体化一光电LED多媒体动态幕墙和天幕 光伏LED一体化夹层由太阳能电池和LED半导体的透明基板，可放置在幕墙、屋面边框内构成的光电单元，可以模块化。常规交流供电系统作为LED供电电源，必须将电源转换成低压商流电才能使用，考虑到功率因素的影响和LED供电的特殊性，需要合理设计复杂控制转换电路，不仅增加了照明系统成本，又降低了能源的利用效率。太阳能光伏发电技术能与LED结合的关键在于两者必须fJ为直流电、电压低且能互相匹配。因此，两者的结合不需要将太阳能电池产生的直流电转化为交流电，太阳电池组直接将光能转化为直流电能，通过串、并联的方式任意组合，可得到LED实际需要的直流电，再匹配对应的蓄能电池便能实现LED照明的供电和控制。无需通过传统复杂的逆变装置进行供电转换，因而，这种系统将获得很高的能源利用效率、较高的安全性、可靠性和经济性。太阳能电池与半导体照明LED一体化是太阳能电池和LED技术产品的最佳匹配，是集发电、照明、多媒体、建筑节能、动态幕墙和动态天幕。2.6 光伏建筑一体化的10种形式 目前光伏建筑一体化主要有：光伏组件与屋顶的结合或集成、光伏组件与幕墙、光伏组件与玻璃窗、光伏组件与遮阳板的集成。光伏组件与LED组合或集成的幕墙、天幕等10种形式。2.7 光伏建筑一体化的系统工作原理 光伏建筑一体化主要是光伏发电系统通过光伏组件用于建筑屋顶(光电屋顶)、墙面(光电幕墙)、遮阳(光电遮阳板)来获取电能的一种方式，其工作原理如图6所示。光伏系统工作时，安装在建筑物上光伏组件产生直流电源，通过接线盒与逆变器连接，将直流转换成交流，给建筑物负载供电或给建筑物以外其他负荷供电。光伏建筑一体化的发电主要有2种方式：独立的供电系统，即所发电能直接用于建筑物内部分负载；过剩时采取蓄电池储存。 图6光伏建筑一体化原理示图 图7 光伏建筑一体化系统图 光伏建筑一体化系统分为独立光伏系统和并网光伏系统。带有蓄电池的可以独立运行的PV系统是独立光伏系统。并网光伏发电系统是与电网相连，并向电网馈送电力的光伏发电系统。从长远的角度来看，并网光伏发电系统更有优越性。因此，建筑物光伏市场正在或即将从独立发电系统转向并网发电系统。（三）光伏建筑系统的设计，施工及维护3.1光伏建筑系统的设计的计算（1）当地气象参数的收集 在设计计算前，需要收集当地的气象数据资料，包括当地的太阳能辐射以及温度变化等。一般来说，气象资料无法做出长期观测，只能根据以往1020年的平均值作为设计依据。但是，很少有独立光伏发电系统建设在太阳辐射资料齐全的城市，而偏远地区的太阳辐射数据可能与邻近城市的数据资料并不类似。因此在设计过程中要考虑这一类的偏差因素。另外，从当地气象部门得到的气象数据资料，一般只有水平面得太阳辐射量，需要根据理论计算换算出光伏板表面的实际辐射量。 （2）负载情况的分析 负载计算是独立太阳能光伏发电系统设计的重要内容之一。通常的办法是列出负载的名称，功率要求额定工作电压和每天的用电小时数。然后将负载和工作电压进行分组，计算每组的总功率要求。再选一天系统的工作电压，计算整个系统在这一天工作电压下所要求的平均安时数。在交流负载为主的系统中直流系统电压应当与选的逆变器输入电压相适应。一般独立太阳能光伏发电系统，交流负载工作电压为220V，直流负载电压为12V或其倍数。 （3）光伏板最佳倾斜角的确定 光伏版的安装形式有固定安装和自动跟踪两种。对于固定式光伏系统一旦完成，光伏板的方位角和倾斜角就无法改变，而安装了跟踪装置的太阳能光伏供电系统可以自动跟踪太阳的方位，使光伏板一直朝向太阳光，接收最大的太阳辐射值。3.2太阳能光伏建筑的安装 施工管理人员可以根据下列顺序来指定和安装系统组件： 1）根据设计需要选择适合的太阳能光伏板，然后为光伏阵列选择适当的安装方法与安装场所，包括安装地点占用面积的选择，建筑体的支撑强度。地面安装光伏电池板时应考虑防止雷击的措施； 2）选择蓄电池的类型，及蓄电池组的安装场所； 3）选择必要的功率调节元器件，逆变装置，接线盒及控制柜的安装位置； 4）指定相关的安全装置与开关设备； 5）进行电力线路系统配置，指定电缆线尺寸和类型； 6）准备完整的零件与工具一览表，以便订货和核实。 （1）光伏电池板的安装 光伏发电系统中的光伏阵列式以不同类型，尺寸与形状出现。施工安装人员必须根据现场的实际情况来选择即将被使用的实际光伏板类型，并计算阵列中模组的数量。此外电池板的倾斜角，遮挡阴影与通风将影响阵列的电气特性，改变系统的绩效。安装过程中，太阳能电池板的表面应该有覆盖物，从而减小电池板电气性能的损伤。同时，电池板的安装与布线应力求简单，个别电池板的替换应该不需要撤销整个光伏阵列。 光伏电池板的安装要考虑的问题及先后顺序: 1）光伏阵列的安装位置； 2）光伏阵列的安装类型； 3) 支撑结构和地基； 4）光伏阵列的安装间距； 5）遮挡对光伏系统的影响。 （2）蓄电池的安装与维护 放置蓄电池的位置应选择在离太阳能电池方阵较近的地方；蓄电池应放在通风良好，不受阳光直射的地方；不能直接放在潮湿的地面上，要放置在专门场所避免与金属物接触；各接线夹头和蓄电池电极必须保持紧密接触；由熟练技术人员担任指导做好初充电工程。 （3）逆变器的安装 在安装时应认真检查：线经是否符合要求，各部件及端子在运输中是否有松动，应绝缘的地方是否绝缘良好，系统的接地是否符合规定。 （4）电子线路的安装 首先把电池串的母线接到太阳板的母线上，以便最大限度的减小插件的芯数以及最大限度的提高电输出的分辨率，然后把不断增加的线路连接起来，朝着负载的方向线路的规模逐渐增大。在布线时应该谨慎小心，不得在锐边上布线，应配备热伸缩环，提供足够数量和质量的导线的固定点。处于内部的导线将要在较高的温度下工作，因此，采用的线号应当降低使用。（四）非晶硅薄膜电池在光伏建筑一体化中的优势4.1 薄膜太阳能电池的优越性产品主要分为晶体硅电池、薄膜电池2种：前者单晶硅电池、多晶硅电池2种，占据全球该行业多数的市场份额；后者主要包括非晶硅电池、铜铟镓硒电池(CIGS)矛I碲化镉电池(CdTe)等，效率比晶体硅电池低，目前市场份额较小。类型 材料 转换效率单晶硅 1320晶圆型 多品硅 lO15IIIV族(GaAsl 2530非品硅(aSi)58微晶硅811(i-Si、a-Siluc-Si)薄膜型813I-IIVI族(ClS、CIGSl811IIVl族(CdsCdTel 薄膜电池在光伏建筑一体化、大规模低成本发建设等方面的应用，将比传统的晶体硅电池的应为广阔以上几类光电池，按照各自不同的特点，有各自适合的使用范围，单晶硅电池和多晶硅电池可以建造独立的光伏电站。晶体硅太阳能电池仍占有分的市场，但其成本下降的空间有限，而薄膜太电池不仅成本下降的空间较大，转换效率也在迅升，在电力供应市场和光伏建筑一体化方面，薄阳能电池都占有举足轻重的地位。 薄膜(Thin film)光伏电池其薄膜厚度一般在23斗m。其中包括硅薄膜型包括多晶硅、非晶硅和微晶硅)、化合物半导体薄：主要包括非结晶型(aSi：H，aSi：H：F，aSix等)、I一V族(GaAs，InP等)、VI族(Cds系)和磷化锌(Zn，P：)等、新材料薄膜型电池(主要包括聚合物薄膜太阳能电池和染料敏化太阳能电池)。相同条件下非晶硅(aSi)薄膜电池年发电量多于其他硅电池。从技术角度上来说，薄膜太阳能电池转换效率目前只能够做到6，如果提高到9，其建设成本的优势将会充分发挥。国内的相关厂商为突破转换率的瓶颈，今年都将积极布局较高效率的堆叠式微晶硅薄膜，期望将转换效率提升至8-一10，这次金融危机发生之前光伏发电度电价在400元以上，金融危机挤掉行业之前的泡沫，尤其是带来了所有与光伏产品有关的原料产品的下降，比如硅料、钢材、水泥、设备等。目前，光伏发电成本已大幅降低到在230元左右。国家实行光电建筑工程补贴后，如果转换效率提升至9，光伏建筑一体化电价降低到常规发电的上网电价水平之时已为期不远。并将有望成为第一个达到电网等价点的太阳能技术。4.2 新型薄膜太阳能电池发展尤为迅速 太阳能光伏建筑一体化电池发电量的23以上将来自薄膜太阳能电池；CIS、CIGS、CdTe薄膜型电池制造技术相当复杂，设备需自行开发，导致高额成本。铟(In)及镓(Ga)元素，在地球上的蕴藏量有限。将来也有可能和现在的硅材一样，发生材料短缺。加之性能长期稳定尚待确认，CdTe薄膜型电池会产生镉污染等不足之处影响其推广应用。在光伏建筑一体化市场非晶硅(aSi)薄膜电池比其他薄膜电池更有应用优势。预计在未来薄膜电池市场中非晶硅(aSi)、碲化镉(CdTe)、铜铟镓硒(CIGS)3种电池将分别占到薄膜光伏市场的70、20和10。非晶硅(aSi)在光伏建筑一体化应用上发挥优势：4.3 非晶硅薄膜电池 目前非晶硅薄膜电池主要有3种结构：以玻璃为衬底的单结或双结非晶硅电池，以玻璃为衬底的非晶硅和微晶硅双结电池，以不锈钢为衬底的非晶硅和非晶锗硅合金三结电池。由于各种产品都有其独特的优势，在今后一段时间里这3种电池结构还会同步发展。硅基薄膜电池的长远发展方向是很明显的，除了要充分利用其独特的优势，主要是克服产品开发、生产和销售方面存在的问题。硅基薄膜电池要进一步提高电池效率，利用微晶硅电池作为多结电池的底电池可以进一步提高电池效率，降低电池的光诱导衰退。在提高电池转换效率的同时，增加生产的规模是降低生产成本的重要途径。随着生产规模的扩大，单位功率的成本会随之降低，相应的原材料价格也随之降低，另外开发新型封装材料和优化封装工艺也是降低成本的重要研究和开发方向。（五） 国内相关工程介绍 （1）德国柏林火车站 图8 德国柏林火车站光伏系统应用 （2） 威海市民文化中心。 中国兴业太阳能技术控股有限公司(SYE)承制。威海市民文化中心非晶硅光伏发电系统工程是将非晶硅光伏器件与建筑材料集成一体，用光伏组件代替屋顶，形成光伏与建筑材料集成产品，既可以当建材，又能利用绿色太阳能资源发电。BIPV建筑峰值功率301 kW，并网发电，整个光伏系统发电而积约7 800余m2，直流额定发电功率273 kW，年发电量约33万kW，每年可节省标准煤118 t，减排二氧化碳327 t，减排二氧化硫98t，减排氮氧化物780kg，达到良好的节能减排效果，目前世界上最大的非晶硅光伏屋面工程是纽约Stillwell地铁站210 kW非晶硅光伏屋面，而巾民文化中心落成后将取而代之，从而成为全球最大；（3）青岛客运中心 图9 青岛客运中心光伏应用（4）北京奥体中心体育场 图10 北京奥体中心体育场 图11 北京奥体中心体育场光伏应用 （5） 北京辉煌净雅大酒店LED多媒体动态幕墙。 该幕墙最大特点是能源循环自给，可以大幅度节约能源和运营成本。白天，每块玻璃板后面的光伏电池将太阳能吸收储存起来，晚问则将储存的电能供应给墙体表面的LED显示屏。幕墙结构采用钢桁架支撑。光电幕墙电池板全部采用多晶硅芯片组装，多晶硅芯片本身纹理的不规则性更增加了建筑的立面效果。外侧玻璃采用不锈钢沉头螺栓连接，板块采用特殊工艺处理，突出背后的LED灯光效果。利用计算机软件控制LED灯光装置，LED灯光通过电脑控制，在外幕墙表现出各种图像，能够播放、演示固定或活动的图案，具有立体广告效应，增加了建筑的艺术效果。超人的屏幕和特有的低分辨率增强了媒体的抽象视觉效果，传统媒体正立面领域的高分辨率屏幕的商业应用，提供了一种具艺术特色的与城市环境进行交流形式。通过内置的用户定制软件，其“智能皮肤”使建筑内部与外部公共空间进行互动，将建筑物的玻璃幕墙转变为一种互动娱乐和公众活动环境。（六） 光伏建筑一体化太阳能将成为功效最佳、价格最低廉的替代新能源 生物质能源实质上都是太阳能通过植物叶绿素细胞转化成“物质能”储存在有机质里，并同时吸收大气中的二氧化碳，然后通过燃烧和其他技术途径使这些太阳能和二氧化碳重新释放出来。植物生长过程中所吸收的二氧化碳与作业燃料利用过程中所释放出来的二氧化碳是相等的，植物从生长到燃烧后变成灰土，整个循环过程的碳是零排放的。而且能源产出率比太阳能电池能值产出率要高，“能源密集型”的农作物玉米为太阳能电池27倍；人工林木材为目前太阳能电池512倍；水电站(河流能)为太阳能电池244倍。目前太阳能电池能值产出率与自然其他直接利用太阳能方式相比要低数倍、甚至数十倍，这是制约当前BIPV大规模应用的关键。从仿生学角度来看，光伏建筑一体化和光伏电站向大自然学习高效直接利用太阳能，避免使