太阳能光伏—建筑一体化(BIPV)的研究进展.docx

太阳能光伏一建筑一体化（BIPV ）的研究进展
随着2005年2月16号限制各国排放工业废气以控制全球气候变暖的《京都议定书》的
正式生效，如何实现环境保护的可持续发展成为全球最强的呼声。中国作为发展中国家，能 源消耗逐年以惊人的速度增长，而建筑作为能耗大户 （发达国家的建筑能耗一般占到全国总能
耗的1/3以上），其节能效益则变得尤其重要。
1太阳电池原理
半导体根据导电机理的不同可分为 P型半导体和N型半导体。当太阳光照射到半导体时，
半导体中的电子被激发而移动，失去电子的地方就形成空穴。 P型半导体和N型半导体结合
在一起在半导体中形成“势垒”。由 P型半导体产生的电子向 N型层移动，由N型层中产生
空穴向P型层移动。P型层中由于带有正电荷的空穴数目增多而带正电； N型层中由于带负
电荷的电子数目增多而带负电。当达到稳定状态时，在半导体两端产生电压，称为太阳电池 的开路电压。当用导
线连接半导体两端时，光电流在外部回路中流动，称为短路电流 [2]。
最基本的太阳电池是由 P—N结构构成的。图1为典型光电池的剖面图。
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图1典型光电池的剖面图[1]
(光线的光子产生自由电子，顶部金属网格和底部金属板通过外电路收集和返还自由电
子)
2光伏发电系统[1]
光伏发电系统统按其系统配置可分为独立式( stand — alone )连接电网式(grid — alon
e) 2 种。
当不可能或没必要与电网连接时， 独立式光电系统(stand — alonesystems )较适用(图
2)。这种系统白天产生的多余电能储存在电池组中，以备夜间及昏暗多云天使用。
图2独立式光电系统[1]
(一个独立式系统需要电池储存电力以供夜间使用，还需要一个将直流电变成交流电的
反用换流器)
当有电网时，就不需电池组储能了。因为电网已经充当了一个大的蓄电池的作用。连接
电网式如图3所示。当太阳能电池板供电不足时，由电网向用户供电，相反的，若太阳能电 池板供电大于用户需求，剩余的电可通过直交流逆变换器输送到电网。只需在连接电网时安 装一块双向计量电度表即可解决电力收费的问题。这种系统特别适合于已有电网供电的用户， 不仅可省去蓄电他的设置，减少初投资和运行维护费用，而旦有利于削减因采用空调设备而 造成的夏季白天用电高峰的问题。
图3 一个典型的电网连接充电系统 [1]
（白天，多余的电流将流入电网，计量表会倒转）
3BIPV建筑一体化
太阳能光伏一建筑一体化 BIPV（BuildingIntegrated Photovoltaics,） 是应用太阳能发
电的一种新概念：在建筑为维护结构外表面铺设光伏阵列提供电力。可以说在众多可再生能 源发电技术中，光伏发电是最绿色最环保也是最值得期待的一项技术。

1）可原地发电、原地使用，减少电流运输过程的费用和能耗
2）避免了放置光电阵板的额外占用宝贵的建筑空间与建筑结构合一，省去了单独为光电 设备提供的支撑结构
3）使用新型建筑维护材料，节约了昂贵的外装饰材料（玻璃幕墙等），减少建筑物的整体 造价，且使建筑外观更有魅力
4）因日照处在高压电网用电高峰期， BIPV系统除保证自身建筑内用电外，还可以向电网