光伏建筑一體化(BIPV)，是應用太陽能發電的一種新概念、新方法，依據建設地點的地理、氣候條件、建筑功能、周圍環境等因素進行規劃設計，確定建筑布局、朝向、間距、群體組合和空間環境，是將太陽能光伏發電方陣安裝在建筑的圍護結構外表面來提供電力，將太陽能發電(光伏)產品集成到建筑上的技術。

根據光伏方陣與建筑結合的方式不同可分為兩大類:

第一類是光伏方陣與建筑的結合(BAPV)，這種方式是將光伏方陣安裝在已有建筑的屋頂、墻面等結構上，不影響原有建筑物的功能。

第二類是光伏方陣與建筑的集成(BIPV)，這種方式是光伏組件以一種建筑材料的形式出現，光伏方陣成為建筑不可分割的一部分，如光電瓦屋頂、光電幕墻、光電采光頂、建筑陽臺光伏欄板、公共設施停車屋頂等。

二者同時設計和施工，光伏發電組件成為建筑材料的一部分，同時具備發電和建材的雙重功能，形成光伏與建筑的統一體。

光伏方陣與建筑的集成(BIPV)是光伏建筑一種新型形式，它對光伏組件的要求較高。

光伏組件在滿足光伏發電功能要求的同時，還要兼顧建筑的基本功能要求，不影響光伏組件安裝部位的建筑功能，并與建筑協調一致，保持建筑統一和諧的外觀。

進行光伏建筑一體化設計時，首先應考慮建筑外觀色彩，使之與建筑整體有機結合，與建筑周圍環境協調一致，使之總體和諧、美觀。

如果光伏幕墻BIPV組件與普通玻璃外觀色彩不協調，將影響整體立面外觀效果。

光伏建筑一體化能夠很方便地通過前板玻璃調色技術，與建筑玻璃深度融合，實現幕墻BIPV組件與玻璃色彩一致性，達到外觀上協調統一，但會使發電量有一定損失。應用現場圖見圖1所示。

圖1 BIPV現場應用圖

幕墻BIPV組件分類圖如圖2所示，對隔熱性能要求不高的窗間墻與采光頂區域采用基礎款，對隔熱性能要求高的使用中空款。

圖2 幕墻BIPV組件分類

可根據建筑專業的需要，增設彩色前板。在應用于采光頂時，可采用彩色PVB膠片BIPV方案，不僅可以降低產品成本，還不會降低BIPV的光電轉換效率。

使用彩色前板玻璃會對產品功率造成一定折損，如表1所示為1200×600尺寸的三玻(相對于雙玻組件，增加了前板玻璃)，BIPV組件電性能參數見表1。

表1 三玻BIPV組件電性能參數

其次，進行光伏建筑一體化設計時，不僅要考慮幕墻透光率，還應考慮光電轉化效率，一般采光頂選擇10%～20%透光可滿足需求，立面幕墻透光較高的區域選擇40%、50%透光即可。

最后，在進行光伏建筑一體化設計時，應注意布線形式。

幕墻有多種形式，不同形式的光伏幕墻在布線時，接線盒的位置、接線部位、布線形式會不一致，為了避免隨意性，可進行布線的適應性選擇，光伏幕墻布線適應性選擇可見表2。

表2?光伏幕墻布線適應性選擇表

接線盒常見形式如圖3所示。

圖3接線盒常見形式

光伏電池組件的類型，目前市場上比較多見的為薄膜太陽能電池碲化鎘(CdTe)及單晶硅(Cz-Si)、多晶硅(mc-Si)太陽能電池。

薄膜太陽能電池碲化鎘結構圖

碲化鎘薄膜太陽能電池是薄膜太陽電池中發展較快的一種光伏器件。

碲化鎘太陽能電池轉換效率達到了16%。碲化鎘薄膜太陽能電池導電膜采用透光性很好的SnO2:F，n型CdS窗口層，幾乎所有可見光都可以透過，P型CdTe做為吸收層，光吸收率極高，兩者疊加形成PN結，理論光電轉換效率高(≥28%)。

實際使用中，顯示組件溫度系數低，弱光效應好，穩定性高，熱斑效應小，長期使用功率衰減率低，使用壽命可以長達50年。

單晶硅太陽能電池一般以P型單晶硅片為基片，目前在售產品，組件效率都在20%以上，制造技術比較成熟，結晶中缺陷較少，轉換效率相對較高，可靠性高，特性也較穩定，但制造成本較高。

單晶硅太陽能電池

多晶硅太陽能電池也是用P型單晶硅片，組件電池的轉換效率為19%左右，多晶硅是正方形，在制作電池組件時有最高的填充率。多晶硅生產工藝簡單，性能穩定，可大規模生產。

多晶硅太陽能電池

光伏電池組件地選擇依據太陽能輻射量、氣候特征、場地面積等因素，主要從以下幾個方面考慮。

• 應考慮日照、溫度、濕度、揚塵等。

對于太陽能輻射量較低、散射分量較大環境溫度較高的地區薄膜太陽能電池組件比晶硅組件有優勢，薄膜太陽能組件弱光效應好，清晨、傍晚弱光條件下效果明顯優于間接帶隙材料的晶硅電池。

對于太陽能輻射量較高、散射分量較大的地區，晶硅太陽電池比薄膜太陽電池有優勢。

• 應考慮安裝位置，安裝在屋頂上時，屋頂承重好的可以用晶硅，承重一般的可以用薄膜。做光伏幕墻時，薄膜比晶硅在建筑上應用更加美觀。

• 從電池的轉換效率考慮，相比晶硅電池，CdTe由于溫度系數低、弱光效應好、抗遮擋能力強等優點，在同等裝機容量下，CdTe產品發電量較晶體硅產品高。

• 從性價比考慮，晶硅的造價比薄膜要低，薄膜的造價高一點，收回成本的期限也要再長一點。

在設計BIPV建筑時特別要考慮電池板本身的電壓、電流是否方便光伏系統設備選型。

建筑物的外立面有可能是由一些大小、形式不一的幾何圖形組成，這會造成組件間的電壓、電流不同，因此應與建筑專業密切配合，對建筑立面進行分區及調整分格，使BIPV組件接近標準組件電學性能，同時也可以采用不同尺寸的電池片來滿足分格的要求，選擇最為匹配的產品，以最大限度地滿足建筑物外立面效果。

經過試驗，光伏玻璃可達到從安裝支架上不脫落，沒有飛濺的玻璃碎片，不產生破損的洞，安全性能沒有問題。

通過模擬下雨、下雪的氣候造成的濕氣進入組件內部后，對電路引起腐蝕漏電或安全事故的影響。經過試驗，BIPV光伏玻璃組件電流密度小，即使處于惡劣環境，也能正常工作，并且在光電建筑上安裝關斷器，從而杜絕火災的發生，保證建筑安全。

通過科學實驗發現，BIPV光伏玻璃組件還具備弱光發電優勢。即使在自然光照較弱條件下，光伏組件依然能實現光電轉化，保證穩定供電。