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建筑光伏一体化技术

光伏建筑一体化技术（BIPV），光伏发电

第一部分 建筑物光伏一体化技术第一章 光伏建筑发电系统简介

1光伏建筑一体化（BIPV）提出了“建筑物产生能源”的新概念，，即通过建筑物，主要是屋顶和墙面与光伏发电集成起来，使建筑物自身利用绿色、环保的太阳能资源生产电力。2光伏就是光转变成电的光生伏特的意思。在光照条件下，光伏材料吸收光能后，在材料两端产生电动势，这种现象叫做光伏效应。

光投射到光伏材料上存在反射、吸收和投射三种可能。材料对于光的吸收量取决于材料的吸收系数和材料厚度。

许多个太阳能电池连接起来，装配成一大块的太阳能电池板，简称光伏板。

世界上所有的材料物质都可以分为固体、液体和气体，其中固体又可分为导体和绝缘体。有一种材料，在低温下是绝缘体，在加入杂质、得到能量或者加热时就变成导体，这种材料叫做半导体。带正电性质（有较高空穴浓度）的材料叫做p型半导体，带负电性质（有较高的电子浓度）的半导体叫n型半导体。

用于太阳能电池的半导体材料有单晶体、多晶体和非晶体三种形式。单晶体：整块晶片只有一个晶粒。晶粒内的院子有次序的排列着，不存在晶粒便捷。多晶体：一块晶片含有许多晶粒，晶粒之间存在边界。非晶体：原子结构没有长序，材料含有未饱和的或悬浮的键。7外加电压对pn结的影响：1）无外加电场：外界断路时，pn结无外加电场，只有自建电

场，pn结处于平衡状态，带电粒子的飘移电流等于带电粒子的扩散电流，外电路没有电流。2）外加正向电压：p型区一侧外接正极，外加电场与自建电场方向相反，pn结的电场减少，由于耗尽区内的电阻率大大的高于耗尽区外，外加电压几乎全部落在耗尽区，正向偏压下，电子从n型区注入p-n结耗尽区，流经p型区，通过外接电路再流入n型区与空穴复合；空穴从p型区注入p-n结耗尽区，流经n型区跟电子复合，外电路有电流，电流大小随着外加正向电压的大小而变。3）外接反向电压：p型区一侧外接负极，外加电场与自建电场的方向相同，p-n结的电场增大，p型区产生的电子会加速漂移过p-n结耗尽区到n型区；n型区产生的空穴会加速飘移过p-n结耗尽区到p型区，外电路没有电流，但电压很高。

为了使太阳能电池光电转换效率高，必须具有以下条件：1）高电流光生载流子的收集效率要高；2）高电压光生电流的收集应在尽可能高的电压下出现；3）低寄生电阻尽可能使低的寄生串联电阻而高的寄生并联电阻出现。

太阳能电池的特性：1）光伏I-V特性；2）短路电流3）开路电压4）最大输出功率和峰值功率5）填充因子FF6）光电转换效率 太阳能电池最大输出功率与入射光功率之比。10光照射在太阳能电池上有下列几种反应：1）在正面电极接触的表面上，光被电极反射或被吸收；2）在正面的表面上，光被反射；3）在材料内部，光被吸收；4）在背面，光被反射；5）在背面被反射后，光被吸收；6）在背面电极接触面上，光被吸收。

温度的影响：1）温度对I-V特性的影响温度上升会使I-V特性变差2）短路电流随温度的升高而增大3)开路电压随温度的升高而减小，温度每上升1℃，约下贱2mV4）填充因子随温度的升高而减小，温度每上升1℃，FF会降低0.0015FF5）最大输出功率随温度的升高而减小，温度每上升1℃，最大功率Pm的值会下降0.004——0.005Pm.

从建筑学、光伏技术和经济效益方面的观点来看，光伏发电技术和建筑学相结合的光伏建筑一体化有如下优点：1）可以有效的利用建筑物屋顶和幕墙，无需占用宝贵的土地资源，

这对于土地昂贵的城市尤为重要，也可以在人口稠密的闹市区安装使用。2)建筑物光伏发电不需要安装任何额外的基础设施。3）能有效的减少建筑能耗，实现建筑节能，4）原地发电，原地用电，在一定距离范围内可以节省电站送电网的投资。5）光伏组件阵列一般安装在屋顶及墙的南立面上直接吸收太阳能，因此建筑物集成光伏发电系统不仅提供了电力，而且还降低了墙面及屋顶的温升，从而降低了建筑物室内冷负荷。6）建筑光伏板既可以发电，又可以作为普通的建筑材料，减小了光伏系统成本的回收期；7）建筑光伏发电可以提供创新方式改善建筑物的外观审美；8）建筑物光伏发电可以把电力维护、控制、其他安排和系统的操作都结合在建筑概念，可以增加楼盘的综合品质；10）最后，也是最重要的一点，建筑物光伏发电对人类生态环境的保护，具有极其重大影响。

光伏与建筑相结合的形式：（1）建筑与光伏系统的结合：光伏系统与建筑屋顶相结合、光伏系统与建筑墙体相结合；（2）建筑与光伏组件的结合：光伏组件与玻璃幕墙相结合、光伏组件与遮阳装置相结合、光伏组件与屋顶瓦板相结合、光伏组件与窗户及采光顶相结合。1