建筑工程中太阳能电池的使用问题

能源是发展国民经济、改善人民生活的紧要物质基础。目前我国能源形势相当严峻，能源加工严重滞后于国民经济的发展，随着经济和社会的快速发展，对能源的需求也逐渐增多，但是传统能源已经不能满足现代社会的发展要，非得要开发新能源。太阳能就是其中之一。

本文首先论述了太阳能光伏电池的重要类型及特点，比较不同类型的太阳能光伏电池在建筑上的使用情况，然后分解和总结了非晶硅电池在中空玻璃幕墙中使用的优点。本文是个人的一些观点，可供参考与借鉴。

前言

随着世界环境的恶化，越来越多的工程都在提倡环保节能，近年来，太阳能光伏发电已在建筑工程中得到广泛使用。目前，我国光伏产业正迅速发展，加之国家出台了一系列鼓励采用光伏技术和产品的政策，建筑幕墙行业在工程中采用光伏技术和产品的积极性不断提高，光伏技术在建筑中的使用必将前景广阔。

建筑物是高能耗的代名词，占全部能耗范畴1/3以上，要怎么样降低建筑物能耗成为节能减排和可再生能源利用的紧要课题，太阳能电池片在建筑立面上的使用有效地将二者结合在一起。

建筑幕墙是建筑物外围护结构之一，是建筑室内与室外的屏障，其保温性能的好坏，是整个建筑物节能与否的关键；建筑幕墙完全暴露于自然界中，充足接受着太阳光的热辐射，要怎么样利用大面积的建筑幕墙吸收太阳能发电，是可再生能源在建筑上利用的紧要课题之一，同时，我国的建筑幕墙由20世纪90年代年产量500万平方米～600万平方米，迅速上升到今朝5000万平方米～6000万平方米，而且目前还在以10%～20%速度上升，假如我国能够在这个数量基础上推广使用10%左右光电幕墙，全国每年约莫将有500万平方米～600万平方米光电幕墙萌生，年产电能约50亿千瓦时～70亿千瓦时。

相当于5座～10座中型火力发电站，可以减排co2约30万吨，按此推算，假如国家按十一五计划发展太阳能产业，它将在我国的绿色、环保、节能方面萌生巨大的社会效益。在建筑幕墙上推广太阳能发电不但充足利用了建筑的竖向空间，而且不要占用额外的建筑面积，节约了昂贵的土地资源。

一、太阳能光伏组件的类型分解与研究

1、太阳能光伏电池的分类。光伏组件是太阳能电池片经过出产后的产品，太阳能电池按基本材料分为：晶体硅太阳能电池，非晶硅太阳能电池，微晶硅太阳能电池，硒光电池，化合物太阳能电池，有机半导体太阳能电池等。

目前在建筑物中使用的重要是晶体硅太阳能电池和非晶硅太阳能电池，晶体硅电池又分为单晶硅和多晶硅电池，非晶硅电池又分为单结、双结和多结电池。性能方面晶体硅电池电能转换率可达12%～17%，但品种和颜色单一，可出产性差，弱光下不能发电，低纬度地区不合适选择；非晶硅电池转换率较差，惟有7%～10%，但可出产性好，对弱光和散射光适应度高，合适在低纬度地区和阴湿天气较多地区选用。

2、非晶硅的优点。经过美国的uni-solarsystemllc，energyphotovoltaiccorp、日本的kanektcorp、荷能源研究所等权威机构证实，同样功率的晶体硅和非晶硅太阳能电池阵列，非晶硅太阳电池比重要硅电池发电量多约10%，其优点重要体今朝以下几个方面。

①更强的弱光应和：非晶硅电池在低光照射条件下，如阳光不太强的早晨、傍晚、阴天以及临近建筑物遮挡，也能有稳定电力输出。

②更优异的高温性能：当电池的工作温度升高时，两种电池都会出现pm下降的情况，但下降幅度是不同的。它们都可以用下面公式进行计算：pmeffec.=pm×[1+a（t-25℃）]其中：pmeffec.——为电池包件在t温度工作时（am1.5，1000w/m2）的最大输出功率；pm——为电池包件在25℃，标准探测条件下（am1.5，1000w/m2）的最大输出功率；a——为电池包件的功率温度系数（非晶硅太阳电池最佳输出功率pm的温度系数约为-0.19%，单晶硅、多晶硅电池最佳输出功率pm的温度系数约为-0.5%）。举例说明：假如两种电池的pm都是1000瓦，都在60℃的温度下工作，这时晶硅电池的pm降到825瓦，非晶硅电池的pm降到933.5瓦。非晶硅电池多发电108.5瓦，相当于多发电13.2%。

③更佳的视觉效果：非晶硅电池颜色平均，投影柔和。由于晶体硅电池板成块状且不透光，严重影响室内的采光和室外的立面效果，因此目前多使用于屋顶，难以在建筑物外立面上推广。通过比较可以看出非晶硅电池板有视觉效果上的分明优点。

④更小的遮挡功率损失：太阳能电池与建筑的结合，不可防止的会受到些遮挡。遮挡关于晶体硅太阳能电池发电量影响很大，关于非晶硅的影响会小得多。一块晶体硅太阳能电池包件被遮挡了1/10的面积，功率损失将达到50%；而非晶硅受到同样的遮挡，功率损失惟有10%。因此，假如太阳能电池不可防止的会被遮挡，应该尽量选用非晶硅电池。

⑤更可观的经济效益：非晶硅组件的厚度为3微米，轻便和节省，适合将来建筑一体化发展的要；晶体硅电池的厚度为300微米，制作出产成幕墙组件比较困难，不易封装，成品率低。非晶硅太阳能电池原料丰富，使用量少，价格惟有晶体硅一半左右。

二、太阳能光伏组件在建筑上的使用问题分解与研究

太阳能光伏组件按太阳能电池的类型可分为晶体硅太阳能光伏组件和非晶硅太阳能光伏组件。

1、晶体硅太阳能光伏组件重要使用在建筑屋顶和不要采光的外墙面。晶体硅在光泽度，颜色及质感上有着视觉效果上的分明缺陷。同时，由于晶体硅电池片不透光，颜色单一，为了采光要将电池片呈方阵排列，让电池片之间留一定间隙，然而效果就如同立面上打了很多小补丁，严重影响建筑立面的视觉效果。但当晶体硅光伏组件使用于建筑屋顶及采光顶时，就能发挥其神奇的优点。由于太阳运行轨迹及太阳入射角的变化，建筑的屋顶便于更大范围的接受日照，提高光伏电池的转换效率。而晶体硅光伏组件在采光顶的使用，则是在遮阳与采光的功能中取得了一种平衡。

2、非晶硅电池片具有可多样性出产的优势。即可通过激光出产成点状、布纹状等，还可依据透光率高低，来确定点状密度、布纹状疏稀度。另外非晶硅电池片具有可切片的特性，可将非晶硅电池片裁成一条条窄片，通过出产嵌入中空玻璃内腔中，形成百叶窗状，还可将百叶角度调整以适应不同纬度地区的太阳入射角，从而提高太阳能电池片的转换率。

中空玻璃本身具有保温节能用途，而搭载了非晶硅电池片的百叶片即能吸收太阳光直射而萌生的大量辐射热，进一步张大节能效果，又不影响室内采光以及建筑外立面装扮效果。通过比较两种不同类型电池片组件视觉效果，我们不难得出硅晶体电池片的光电幕墙很难在建筑立面推广以及bipv（光伏与建筑一体化）工程很难在建筑幕墙大面积使用的原由。内置百叶式太阳能电池片中空玻璃的出现为太阳能光伏发电与建筑幕墙一体化工程大面积使用供应了一种行之有效的办法。

三、结语

随着太阳能光伏发电产业技术的不断成熟及商业化市场上升，促使光伏发电产业成本的不断降低，太阳能光伏发电与建筑一体化工程前景将十分广阔。不同类型的太阳能建筑光伏组件在建筑物上的发展各具优点。要怎么样既能达到功率最大化，又能满足建筑外形美观和功能实用要求，是建筑师及技术研发人员共同追逐的目标。