太阳能光伏玻璃幕墙技术在绿色建筑中的应用

浅谈太阳能光伏玻璃幕墙技术在绿色建筑中的应用【摘要】合理、高效地利用太阳能是绿色建筑能源来源的最佳选择。

太阳能光伏玻璃幕墙是传统玻璃幕墙与太阳能电池光电转换技术相结合，既能保证建筑物幕墙安全性能，也能够利用太阳能源，具有隔热、隔音、安全、环保的功能，成为目前利用太阳能的光伏发电工程中重要产品之一，具有广阔的应用价值和发展前景。

【关键词】太阳能；光伏玻璃幕墙；绿色建筑；光伏发电
随着人口的增加、经济的发展，传统的石化能源逐渐减少，并造成环境污染和生态恶化现象，于是人们开始寻找新能源。

与风电、水电、核电相比，太阳能具有源源不断、范围广泛、洁净的特点，成为绿色建筑能源来源的最佳选择。

而太阳能光伏技术具有不消耗矿物燃料、使用安全、没有污染等优点，成为利用太阳能的主要发展方向。

其中，光伏玻璃幕墙技术将太阳能光伏产品集成在建筑上，形成光伏建筑一体化，广泛应用于绿色建筑。

1 光伏玻璃幕墙原理
光伏玻璃幕墙是在两片玻璃之间利用特殊树脂粘贴太阳能光伏电池，通过电池将太阳光能量转化为电能。

通俗地讲，光伏玻璃幕墙就是能够发电的玻璃幕墙，主要包括光伏电池组件、蓄电池、控制器、逆变器等几个重要部分。

1.1 光伏电池原理
光伏电池能够通过光电效应直接把光能转化成电能，是光伏玻璃幕墙的重要组成部分。

阳光照射到电池表面，电池内部的硅材料
吸收一部分光子的能量，硅原子内部的电子发生跃迁，在p-n结两侧聚集形成电位差。

接通外部电路，就会产生电流，形成光伏发电。

1.2 光伏电池组件
光伏电池是光伏发电系统的关键元件。

主要有单晶硅、多晶硅、非晶硅三种类型，其中非晶硅光伏电池正成为光伏电池发展的方向和主流。

一是单晶硅光伏电池，利用高纯的单晶硅棒作为原料切成薄片，经过加工制成单体片，按照需要进行组合构成光伏电池板，多块光伏电池板构成光伏电池阵列，转换效率在15%左右，具有技术成熟、转换率较高、产量较大的特点。

二是多晶硅光伏电池，利用浇筑的硅块切割而成。

转换效率在12%左右，具有生产过程简单、价格较低、寿命较短的特点。

三是非晶硅光伏电池，即薄膜式光伏电池，是由一层极薄硅片汽化到载体上而制成。

具有重量轻、工艺简单、耗能少、弱光发电、转换效率较低的特点。

1.3 蓄电池
光伏电池在不同的季节、气候、太阳照射角度等因素影响下，会产生大小不均的电流，当生产的电能超过使用量时，蓄电池可以把多余的电能储存起来，在电池生产电能不能满足使用量时释放电能，起到平衡系统供电的作用。

1.4 控制器与逆变器
光伏电池产生的电能是直流电，需要通过控制器将直流电能转
换成符合蓄电池要求的充电电流和电压，达到存储电能的目的。

另外，如果是并网运行，控制器还将控制蓄电池提供给控制器所需电能。

光伏电池产生的电能是直流电，为了实现并网运行，需要利用逆变器将直流电能转变成交流电源。

2 光伏玻璃幕墙结构
光伏玻璃幕墙包括内外两片钢化玻璃，中间是pvb胶片复合薄膜式光伏电池片组成复合层，电池片之间由导线串、并联汇集到引线端，将电流引出，形成光伏玻璃幕墙单元。

多个光伏玻璃幕墙单元构成光伏玻璃幕墙，把各个光伏玻璃幕墙单元的电流通过集电器进行汇总，最终组成了光伏玻璃幕墙发电系统。

幕墙外部采用超白玻璃，幕墙内部采用热反射镀膜玻璃，光伏太阳能电池片呈百叶状态安装在内外玻璃之间。

3 光伏玻璃幕墙的角度
光伏玻璃幕墙的角度问题涉及二个方面：一是幕墙的朝向，通过实验和分析，在冬天太阳初升的位置大概是正南偏东南30度，日落的时候在西南偏30度，在此范围内光伏玻璃幕墙的转换效率不会有太多的差别，在此范围内都可以设置光伏玻璃幕墙；二是光伏太阳能电池片的角度，通过实验和分析，结合本地纬度和上下叶片的遮挡情况，可以确定最佳的倾斜角度是45度左右。

4 光伏玻璃幕墙特点
4.1 不影响建筑物美观
建筑是凝固的艺术，光伏玻璃幕墙的使用不应该影响到影响建
筑物的外观效果。

因此，光伏玻璃幕墙的设计、施工中将线盒、旁路二极管、连接线等隐藏在幕墙结构中，这样做的好处是防止风吹、雨淋、日晒，既延长了器件的寿命，又没有影响建筑物的外观。

太阳能电池片的表面可以制成蓝色、绿色、黄色、黑色等多种颜色，可以很好地配合建筑幕墙的颜色，保证了建筑的绿色和美观。

4.2 不影响建筑物采光
光线是建筑艺术的灵魂，光伏玻璃幕墙采用光面超白钢化玻璃和热反射镀膜玻璃双层玻璃，中间是倾斜排列的太阳能电池片，幕墙的采光度是由太阳能电池片的排列间隙来控制，完全能够满足建筑物的采光需要。

4.3 不影响建筑物安全
光伏玻璃幕墙不仅需要满足光伏发电的需要，还要满足幕墙风压变形性能、雨水渗漏性能、空气渗透性能，以及建筑物安全性能。

针对这些需要，在不同地区、不同的建筑高度、不同的安装方式，都需要不同力学性能的光伏玻璃幕墙。

要依照国家建筑规范和幕墙规范，经过科学计算出钢化玻璃的厚度，组件中间的pvb胶片有良好的粘结性、韧性、弹性，具有一定的吸能作用和粘结作用。

当玻璃破损时，碎片会被粘附在胶片上，不会散落，减少了伤人的可能性，进一步提高了幕墙的安全性能。

4.4 安装方便
玻璃幕墙的设计和安装技术都比较成熟，使光伏玻璃幕墙的安装同样方便、快捷。

构件式幕墙是当前采用最多的结构形式，工艺
成熟，主体结构适应能力强，施工手段灵活；单元式幕墙，是工业化加工成型，质量有保证，人工费用低，施工周期短，能够带来较大的经济效益；双层通风幕墙，能够换气通风、隔声隔热、有效解决了电池组件的散热问题，延长了电池组件的寿命，降低了组件向室内散发的热量。

4.5 绿色环保
光伏玻璃幕墙兼顾光伏发电与普通幕墙两种功能，不需要额外占用建筑面积，节省了光伏系统的支撑结构。

不仅具有阻燃、隔热、消音等节能作用，还具有不消耗石化能源、水资源，无污染，没有温室气体排放，降低光污染的绿色环保特性。

5 小结
太阳能是分布最广泛的可再生能源资源，具有广阔地发展前景。

光伏玻璃幕墙技术应用于绿色建筑，可以使光伏玻璃幕墙与建筑物完美、和谐地结合在一起，能够智能化地生产能量，同时具有隔音、隔热、安全、装饰、和谐环境的功能，成为当今太阳能利用与建筑行业相结合的发展趋势，具有广阔的应用价值和发展前景。

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