光伏建筑一体化 论文

学生毕业设计（论文）

题目光伏建筑一体化

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引言

太阳能光伏建筑一体化（BIPV）系统，是应用太阳能发电的一种新概念，简单地讲就是将太阳能光伏发电阵列安装在建筑的围护结构外表来提供电力。这和系统有诸多优点，如有效利用建筑外表面、无需额外用地或者加建其他设施、节约外饰材料（玻璃幕墙等）、外观更有魅力、缓解电力需求、降低夏季空调负荷、改善室内热环境等。光伏建筑一体化系统是目前世界上大规模利用光伏技术发电的重要市场，一些发达国家都将光伏建筑一体化作为重点项目积极推进。近年来，国外推行在用电密集的城镇建筑物上安装光伏系统，并采用与公共电网并网的形式，极大地推动了光伏并网系统的发展，光伏与建筑一体化已经占据了整个太阳能发电量的最大比例。

光伏应用技术作为一种新型的技术，在建筑学上已经成为一种新的可行的选择。光伏应用技术利用太阳光这种巨大的可再生能源来产生电力，其光伏转换构件既可以安装在建筑

物上，又可以作为多功能建筑材料构成实际的建筑物部件，光伏建筑的产生是建筑物设计领域超越能源意识的新型设计意识，对人类生态环境起着重要作用。

光伏并网和建筑一体化的发展，标志着光伏发电由边远地区向城市过渡，由补充能源向替代能源过渡，人类社会向可持续发展的能源体系过渡。太阳能光伏发电将作为最具可持续发展特征的能源技术进入能源机构其比例将愈来愈大并成为能源主体构成之一。

摘要：本文介绍了光伏发电原理，并对光伏发电系统的种类分别进行总结，针对不同发电系统的特点，指出了其不同的适用环境；通过对光伏与建筑结合方式的总结，系统的概括了所有光伏建筑的结合方式，并对其优劣进行对比；总结了光伏建筑的优点，分析了世界各国的光伏建筑发展情况；最后对光伏建筑前景进行了分析。

关键词：半导体；光伏建筑一体化；太阳电池；光伏幕墙

目录

摘要 (2)

1 引言 (2)

2光伏建筑一体化原理 (3)

2.1太阳电池原理 (3)

2.2光伏发电系统 (3)

2.3 BIPV建筑一体化 (4)

3光伏与建筑相结合的形式 (5)

3.1建筑与光伏系统的结合 (5)

3.2建筑与光伏组件的结合 (6)

4 BIPV系统的发展前景 (8)

4.1.光伏建筑一体化的优点 (8)

4.2世界各国的光伏建筑发展情况 (8)

5总结 (10)

6 致谢 (11)

7 参考文献 (11)

2光伏建筑一体化原理

2.1 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。

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。

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）

2.2 光伏发电系统

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—alone）2种。

当不可能或没必要与电网连接时，独立式光电系统（stand—alone systems）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

（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

（白天，多余的电流将流入电网，计量表会倒转）

2.3 BIPV建筑一体化

太阳能光伏—建筑一体化BIPV(Building Integrated 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]。

图4 户用型光伏建筑一体化原理图

3.光伏与建筑相结合的形式

光伏与建筑的结合有两种方式。一种是建筑与光伏系统的结合，把封装好的光伏组件平板或曲面板安装在居民住宅或建筑物的屋顶上，建筑物作为光伏阵列载体，起支撑作用，然后光伏阵列再与逆变器、蓄电池、控制器、负载等装置相连。建筑与光伏系统相结合是一种常用的光伏建筑一体化形式，特别是与建筑屋面的结合。

另一类是建筑与光伏组件相结合。建筑与光伏组件相结合是光伏建筑一体化的一种高级形式，它对光伏组件的要求较高。光伏组件不仅要满足光伏发电的功能要求，同时还要兼顾建筑的基本功能要求。一般的建筑物外围护表面采用涂料、装饰瓷砖或幕墙玻璃，目的是保护和装饰建筑物。如果用光伏组件代替部分建材，即用光伏组件来做用作建材也可建筑物的屋顶，外墙和窗户，这样既可用以发电。

3.1建筑与光伏系统的结合