建筑工程中太陽能電池的使用問題

能源是發展國民經濟、改善人民生活的緊要物質基礎。目前我國能源形勢相當嚴峻，能源加工嚴重滯后于國民經濟的發展，隨著經濟和社會的快速發展，對能源的需求也逐漸增多，但是傳統能源已經不能滿足現代社會的發展需要，非得要開發新能源。太陽能就是其中之一。

本文首先論述了太陽能光伏電池的主要類型及特點，對比不同類型的太陽能光伏電池在建筑上的使用情況，然后分解和總結了非晶硅電池在中空玻璃幕墻中使用的優點。本文是個人的一些觀點，可供參考與借鑒。

前言

隨著世界環境的惡化，越來越多的工程都在提倡環保節能，近年來，太陽能光伏發電已在建筑工程中得到廣泛使用。目前，我國光伏產業正迅速發展，加之國家出臺了一系列鼓勵采用光伏技術和產品的政策，建筑幕墻行業在工程中采用光伏技術和產品的積極性不斷提高，光伏技術在建筑中的使用必將前景廣闊。

建筑物是高能耗的代名詞，占全部能耗范疇1/3以上，要怎么樣降低建筑物能耗成為節能減排和可再生能源利用的緊要課題，太陽能電池片在建筑立面上的使用有效地將二者結合在一起。

建筑幕墻是建筑物外圍護結構之一，是建筑室內與室外的屏障，其保溫性能的好壞，是整個建筑物節能與否的關鍵；建筑幕墻完全暴露于自然界中，充足接受著太陽光的熱輻射，要怎么樣利用大面積的建筑幕墻吸收太陽能發電，是可再生能源在建筑上利用的緊要課題之一，同時，中國的建筑幕墻由20世紀90年代年產量500萬平方米～600萬平方米，迅速增長到今朝5000萬平方米～6000萬平方米，而且目前還在以10%～20%速度增長，如果我國能夠在這個數量基礎上推廣使用10%左右光電幕墻，全國每年約莫將有500萬平方米～600萬平方米光電幕墻萌生，年產電能約50億千瓦時～70億千瓦時。

相當于5座～10座中型火力發電站，可以減排co2約30萬噸，按此推算，如果國家按十一五計劃發展太陽能產業，它將在我國的綠色、環保、節能方面萌生巨大的社會效益。在建筑幕墻上推廣太陽能發電不但充足利用了建筑的豎向空間，而且不需要占用額外的建筑面積，節約了昂貴的土地資源。

一、太陽能光伏組件的類型分解與研究

1、太陽能光伏電池的分類。光伏組件是太陽能電池片經過出產后的產品，太陽能電池按基本材料分為：晶體硅太陽能電池，非晶硅太陽能電池，微晶硅太陽能電池，硒光電池，化合物太陽能電池，有機半導體太陽能電池等。

目前在建筑物中使用的主要是晶體硅太陽能電池和非晶硅太陽能電池，晶體硅電池又分為單晶硅和多晶硅電池，非晶硅電池又分為單結、雙結和多結電池。性能方面晶體硅電池電能轉換率可達12%～17%，但品種和顏色單一，可出產性差，弱光下不能發電，低緯度地區不合適選擇；非晶硅電池轉換率較差，惟有7%～10%，但可出產性好，對弱光和散射光適應度高，合適在低緯度地區和陰濕天氣較多地區選用。

2、非晶硅的優點。經過美國的uni-solarsystemllc，energyphotovoltaiccorp、日本的kanektcorp、荷能源研究所等權威機構證實，同樣功率的晶體硅和非晶硅太陽能電池陣列，非晶硅太陽電池比主要硅電池發電量多約10%，其優點主要體今朝以下幾個方面。

①更強的弱光應和：非晶硅電池在低光照射條件下，如陽光不太強的早晨、傍晚、陰天以及臨近建筑物遮擋，也能有穩定電力輸出。

②更優異的高溫性能：當電池的工作溫度升高時，兩種電池都會出現pm下降的情況，但下降幅度是不同的。它們都可以用下面公式進行計算：pmeffec.=pm×[1+a（t-25℃）]其中：pmeffec.——為電池包件在t溫度工作時（am1.5，1000w/m2）的最大輸出功率；pm——為電池包件在25℃，標準探測條件下（am1.5，1000w/m2）的最大輸出功率；a——為電池包件的功率溫度系數（非晶硅太陽電池最佳輸出功率pm的溫度系數約為-0.19%，單晶硅、多晶硅電池最佳輸出功率pm的溫度系數約為-0.5%）。舉例說明：如果兩種電池的pm都是1000瓦，都在60℃的溫度下工作，這時晶硅電池的pm降到825瓦，非晶硅電池的pm降到933.5瓦。非晶硅電池多發電108.5瓦，相當于多發電13.2%。

③更佳的視覺效果：非晶硅電池顏色平均，投影柔和。由于晶體硅電池板成塊狀且不透光，嚴重影響室內的采光和室外的立面效果，因此目前多使用于屋頂，難以在建筑物外立面上推廣。通過對比可以看出非晶硅電池板有視覺效果上的分明優點。

④更小的遮擋功率損失：太陽能電池與建筑的結合，不可避免的會受到些遮擋。遮擋對于晶體硅太陽能電池發電量影響很大，對于非晶硅的影響會小得多。一塊晶體硅太陽能電池包件被遮擋了1/10的面積，功率損失將達到50%；而非晶硅受到同樣的遮擋，功率損失惟有10%。因此，如果太陽能電池不可避免的會被遮擋，應該盡量選用非晶硅電池。

⑤更可觀的經濟效益：非晶硅組件的厚度為3微米，輕便和節省，適合將來建筑一體化發展的需要；晶體硅電池的厚度為300微米，制作出產成幕墻組件比較困難，不易封裝，成品率低。非晶硅太陽能電池原料豐富，使用量少，價格惟有晶體硅一半左右。

二、太陽能光伏組件在建筑上的使用問題分解與研究

太陽能光伏組件按太陽能電池的類型可分為晶體硅太陽能光伏組件和非晶硅太陽能光伏組件。

1、晶體硅太陽能光伏組件主要使用在建筑屋頂和不需要采光的外墻面。晶體硅在光澤度，顏色及質感上有著視覺效果上的分明缺陷。同時，由于晶體硅電池片不透光，顏色單一，為了采光需要將電池片呈方陣排列，讓電池片之間留一定間隙，然而效果就如同立面上打了很多小補丁，嚴重影響建筑立面的視覺效果。但當晶體硅光伏組件使用于建筑屋頂及采光頂時，就能發揮其神奇的優點。由于太陽運行軌跡及太陽入射角的變化，建筑的屋頂便于更大范圍的接受日照，提高光伏電池的轉換效率。而晶體硅光伏組件在采光頂的使用，則是在遮陽與采光的功能中取得了一種平衡。

2、非晶硅電池片具有可多樣性出產的優勢。即可通過激光出產成點狀、布紋狀等，還可依據透光率高低，來確定點狀密度、布紋狀疏稀度。另外非晶硅電池片具有可切片的特性，可將非晶硅電池片裁成一條條窄片，通過出產嵌入中空玻璃內腔中，形成百葉窗狀，還可將百葉角度調整以適應不同緯度地區的太陽入射角，從而提高太陽能電池片的轉換率。

中空玻璃本身具有保溫節能作用，而搭載了非晶硅電池片的百葉片即能吸收太陽光直射而萌生的大量輻射熱，進一步張大節能效果，又不影響室內采光以及建筑外立面裝扮效果。通過對比兩種不同類型電池片組件視覺效果，我們不難得出硅晶體電池片的光電幕墻很難在建筑立面推廣以及bipv（光伏與建筑一體化）工程很難在建筑幕墻大面積使用的原由。內置百葉式太陽能電池片中空玻璃的出現為太陽能光伏發電與建筑幕墻一體化工程大面積使用提供了一種行之有效的辦法。

三、結語

隨著太陽能光伏發電產業技術的不斷成熟及商業化市場增長，促使光伏發電產業成本的不斷降低，太陽能光伏發電與建筑一體化工程前景將十分廣闊。不同類型的太陽能建筑光伏組件在建筑物上的發展各具優點。要怎么樣既能達到功率最大化，又能滿足建筑外形美觀和功能實用要求，是建筑師及技術研發人員共同追逐的目標。

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