随着地球能源的减少，世界各国对可持续能源及绿色环保理念的逐步重视，太阳能、风能、地热能等可再生技术的相继开发与使用，在技术的更新迭代中，太阳能建筑逐步成为可能，从建筑内部的光电池到建筑外部的“活性皮肤”太阳能薄膜等，都是设计师在建筑领域与科学家在光伏领域寻找出的共性相交点，共同演绎的建筑之美。
西门子水晶大厦、墨尔本像素建筑、Apple Park、台北市立图书馆等，都是将太阳能光伏技术与建筑相互融合的代表。![]()
本期“柏学之旅”由深圳技术大学副教授/中国可再生能源学会会员胡芸菲博士带来的分享《太阳能光伏技术简述及其在建筑中的应用》，由时代发展出发，简述光伏技术的魅力及建筑融合的思考，与建筑师们共同探究绿色建筑的更多可能。
深圳技术大学副教授，中国可再生能源学会会员，华南理工大学材料加工工程博士
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“离开能量，生命将不再延续，所有的生命形式都从环境中吸取和利用能量，而自然界的能源按其形成和来源，一般分为三类：自太阳的辐射能、来自地球的自身地热、来自行星的引力能与潮汐能。“胡老师在介绍能源时说道。
19世纪中叶之前，人类使用的能源都是可再生能源如太阳能、地热能与风能。在19世纪中叶的工业革命后，煤炭、石油、天然气成主要能源，到了下个世纪，人类社会会回到使用可再生能源的道路上。2020年9月22日，国家主席习近平在第75届联合国大会上发表重要讲话，提出3060战略，强调中国力争CO₂排放于2030年前达峰，努力争取2060年前实现碳中和，这也为光伏行业发展提供了契机。![]()
Data: IHS Markit 2021. Graph: PSE Projects GmbH2021![]()
目前煤炭火力发电占全国的电力的比重超过60%，光伏太阳能发电仅占据3%，未来光伏发电的潜力是很大，在市场成本上经得起验证的。![]()
“2021年4月，沙特600MW光伏项目以破世界纪录的1.04美分/kWh的价格出售电力，折合人民币大约7分/度。而2020年我国平均上网电价已降至0.35元/千瓦时，2021年有望全部实现平价上网，预计“十四五”期间还将降低到0.25元/千瓦时以下，届时光伏发电成本将低于绝大部分煤电。”![]()
1839年，法国物理学家A.E. Becquerel偶然发现，用两片金属浸入溶液组成的伏打电池，受到阳光照射时会产生额外的光电势。现在把这种现象称为光生伏特效应（Photovoltaic Effect），这也是太阳能光伏技术最初的缘起。![]()
目前太阳电池发电的基本步骤是1、入射光被吸收，产生电子-空穴对；2、电子-空穴对被有效分离；3、电子进入外电路做功，并最终与空穴复合。![]()
并网型：大型集中式光伏电站，中小型分布式光伏系统（户用，工商业屋顶等）![]()
分布式光伏电站
BIPV：Building integrated photovoltaic即光伏建筑一体化，是与建筑物同时设计、同时施工和安装，并与建筑物形成完美结合的太阳能光伏发电系统，也称为“构件型”和“建材型”太阳能光伏建筑。![]()
BAPV：Building applied photovoltaicBAPV是指附着在建筑物上的太阳能光伏发电系统，也称为“安装型”太阳能光伏建筑。它的主要功能是发电，与建筑物功能不发生冲突，不破坏或削弱原有建筑物的功能。![]()
“BIPV相对于BAPV最大的区别在于，光伏和建筑相结合的一体化程度更深，BAPV从本质上来说电站属性更加突出，而BIPV组件虽然具备光伏发电性能，但基础属性上是一种建筑材料”，胡老师说道。
光伏组件从核心吸光材料及材质上来区分，当然它们也有各自的长处与短板：1、玻璃基底，组件可透明（牺牲效率），可彩色，可雕刻图形3、弱光性能好；温度影响小；热斑影响小（抗遮挡较好）缺点：效率不高，同面积发电量不及晶体硅；价钱相对高![]()
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缺点：热斑效应（惧怕遮挡）；温度影响稍高；不耐踩踏![]()
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BIPV & BAPV 技术虽然有着宽广的前景，但与集中式光伏比较，在建筑使用的现阶段还面临着众多棘手的挑战：
1、相关BIPV的技术标准尚未制定完善。装配式建筑+光伏具有发展潜力，其相关构件、设计标准欠缺。2、纯光伏产业链上的企业，开发光伏建筑产品在适应性，市场融合性上仍然有距离，与建材厂商合作是个不错的建议。3、BIPV产品是否可以达到传统建材在防火、防潮上等性能指标，需要市场检验。4、建筑屋顶面积有限，因此部分建筑立面也需要作为光伏开发的部分。高层光伏幕墙需要特殊封装粘结材料（如PVB）。5、晶体硅组件效率高，可选择性大，但需要尽量避免遮挡，因其会较大影响发电性能。遮挡复杂环境下可考虑薄膜组件，或者选择微逆系统。6、 微逆系统属于低压系统，安全，防火性能好。在欧洲的户用光伏系统上比较受欢迎。
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