BIPV 光伏幕墻應用的前景淺析

    化石能源包括石油、煤炭、天然氣是目前全球消耗的最主要能源，2006年全球消耗的能源中化石能源占比高達87.9%，我國的比例高達93.8%。隨著人類的不斷開采，化石能源的枯竭不可避免，從另一方面看，由于化石能源在使用過程中會新增大量溫室氣體CO₂，同時產生一些有污染的煙氣，破壞全球生態(tài)。因而開發(fā)更清潔的可再生能源是今后發(fā)展的方向。

    可再生能源是指可以再生的能源總稱，包括太陽能、水能、風能、生物質能、地熱能、潮汐能等。太陽能是地球一切能源的源泉，是可再生的清潔能源。太陽能光伏發(fā)電是可再生能源中最具發(fā)展?jié)摿Φ男履茉�。在世界市場的拉動下，我國光伏產業(yè)近年來發(fā)展迅速，太陽能電池組件年產量由世界份額的1％發(fā)展到2005年的8％，僅次于日本、歐洲，已成為世界光伏產業(yè)發(fā)展最快的國家之一，為世界矚目。

    太陽能電池，通常稱為光伏電池，是通過光伏效應直接把光能轉化成電能的裝置。太陽光照在半導體p-n結上，形成新的空穴電子對。在p-n結電場的作用下，空穴由n區(qū)流向p區(qū)，電子由p區(qū)流向n區(qū)，接通電路后就形成電流。目前商用的太陽能電池主要有：單晶硅電池，多晶硅電池，非晶硅電池。

    BIPV 即Building IntegratedPV，PV即Photovoltaic。BIPV技術是將太陽能發(fā)電產品集成到建筑上的技術。目前，全世界大約60％的太陽能電池用于并網發(fā)電系統(tǒng)，且主要用于城市的建筑與光伏系統(tǒng)的結合，即光伏建筑一體化(BIPV)。

    4.1 能夠滿足建筑美學的要求

    建筑是建筑師的藝術品，其成功與否關鍵一點就是建筑物的外觀效果。在BIPV建筑中，我們可通過相關設計將接線盒、連接線等電氣部件隱藏在幕墻結構中。這樣既可防陽光直射和雨水侵蝕，又不會影響建筑物的外視效果，達到與建筑物的完美結合，實現(xiàn)建筑大師的構想。

    4.2 能夠滿足建筑物的采光要求

    采用光面超白鋼化玻璃制作的雙面玻璃組件，能夠通過調整電池片的排布或采用穿孔硅電池片來達到特定的透光率，即使是在室內房間也能滿足光線通透的要求。

    4.3 能夠滿足建筑的安全性能要求

    BIPV組件不僅需要滿足光伏組件的性能要求，同時要滿足幕墻的三性實驗要求和建筑物安全性能要求，因此需要有比普通組件更高的力學性能和采用不同的結構方式。BIPV建筑中使用的雙玻璃光伏組件是由兩片鋼化玻璃，中間用PVB膠片復合太陽能電池片組成復合層，電池片之間由導線串、并聯(lián)匯集引線端的整體構件。鋼化玻璃的厚度是按照國家建筑規(guī)范和幕墻規(guī)范，通過嚴格的力學計算得出的結果。而組件中間的PVB膠片有良好的粘結性、韌性和彈性，具有吸收沖擊的作用，可防止沖擊物穿透，即使玻璃破損，碎片也會牢牢粘附在PVB膠片上，不會脫落四散傷人，從而使產生的傷害可能減少到最低程度，提高建筑物的安全性能。

    4.4 能夠滿足安裝方便的要求

    構件式幕墻施工手段靈活，主體結構適應能力強，工藝成熟，是目前采用最多的結構形式。單元式幕墻在工廠內加工制作，易實現(xiàn)工業(yè)化生產，降低人工費用，控制單元質量。雙層通風幕墻系統(tǒng)具有通風換氣，隔熱隔聲，節(jié)能環(huán)保等優(yōu)點，并能夠改善BIPV組件的散熱情況，降低電池片溫度，減少組件的效率損失，降低熱量向室內的傳遞。

    4.5 能夠具有壽命長的優(yōu)勢

    BIPV光伏組件采用PVB代替EVA制作能達到更長的使用壽命。在BIPV系統(tǒng)中，選用光伏專用電線，選用偏大的電線直徑，以及選用性能優(yōu)異的連接器等設備，都能延長BIPV光伏系統(tǒng)的使用壽命。

    4.6 具有綠色環(huán)保的效果

    建筑屋頂和立面為光伏系統(tǒng)提供足夠的面積，不需要另占土地，還能省去光伏系統(tǒng)的支撐結構。太陽能硅電池是固態(tài)半導體器件，發(fā)電時無轉動部件，無噪聲，對環(huán)境不會造成污染。BIPV建筑可自發(fā)自用，減少了電力輸送過程的費用和能耗，降低輸電和分電的投資和維修成本。而且日照強時恰好是用電高峰期， BIPV系統(tǒng)除可以保證自身建筑用電外，在一定條件下還可向電網供電，舒緩高峰電力需求，具有極大的社會效益，還能杜絕由一般化石燃料發(fā)電所帶來的空氣污染，對于環(huán)保要求更高的今天和未來極為重要。

    總體來說太陽能作為清潔的可再生能源，越來越受到人們的重視，應用領域也越來越廣泛。據(jù)統(tǒng)計，我國2/3以上國土面積的年日照時間在2200h以上，年輻射總量在502萬kJ/m2 以上，為太陽能的利用創(chuàng)造了豐富的資源和有利條件。隨著世界范圍內能源供應緊張狀況日益加劇，能源將成為制約各國經濟的主要因素。為此，我國提出了社會經濟和能源可持續(xù)發(fā)展的戰(zhàn)略，建設節(jié)約型社會。大力發(fā)展和推廣BIPV技術，在不斷提高人們居住環(huán)境舒適度的同時，利用太陽能發(fā)電緩解能源的供需矛盾，既具有實際的經濟意義，又具有重要的社會意義和環(huán)保價值。