住建部幕墙门窗标准化技术委员会专家组长

摘要：从当前世界金融危机促进太阳能光伏建筑一体化发展入手，论述了太阳能光伏建筑一体化的定义、原理、类型、方式、特点和要求；介绍了薄膜光电池在太阳能光伏建筑一体化的发展及伏势，列举了一些国内外案例；光伏建筑一体化太阳能将成为功效最佳、价格最低廉的替代新能源。太阳能光伏建筑一体化发展任重道远。

关键词：逆势上扬、三文件、光伏屋顶、光伏幕墙、光伏LED。

（一）金融危机促进发展新能源-太阳能光伏建筑一体化

1．1  2008年世界金融危机使全球资产面临重新溢价，金融版图随之悄然改写，与之相伴的还有国际油价的跌宕起伏。伴随金融危机恐慌心理的蔓延，影响金融危机的因素扩大。能源安全，作为世界各国政府密切关注及深入研究的课题亦被提上议事日程，世界各国从保护国家安全角度，制定和调整本国的能源战略。为了对付世界性的能源、环境、金融等危机的影响，各国政府高度重视可再生清洁新能源，并把太阳能发电作为首选发展方向。

1．2美国奥巴马新政府将新能源列为振兴经济、化解危机的重要对策；美国迫切需要寻找替代传统能源的战略发展方向，将更多地向太阳能等新能源技术投资，奥巴马指出： “能够获得廉价而且清洁的能源的国家，将在未来的经济竞争中胜出，这是美国能够赢得未来的经济竞争的道路。”2009年5月27日，美国总统奥巴马在拉斯韦加斯的内利斯空军基地视察太阳能电池板。（图1.1），美国总统奥巴马提出的经济刺激计划中，首要的就是发展光伏发电能源，力图恢复美国在能源技术方面的国际领先地位，并使光伏发电可再生能源成为美国经济复苏的“发动机”。

 

德国、西班牙、意大利、法国等多个欧盟国家及日本相继出台新政策，强化部署发展太阳能产业；中东产油国纷纷把传统能源产业利润转投太阳能光伏产业；印度、印尼等发展中国家开始出台实质性的扶持光伏产业发展新政策。

1．3特别引人瞩目的是2009年3月19、20日，胡锦涛总书记等中央领导联袂参加“2009中国国际节能减排和新能源科技博览会”，反复强调：“要大力推进节能减排，积极开发新能源”； 温家宝总理在广东调研时已明确强调“太阳能电池是可再生能源、清洁能源发展的重要载体，也是我国电力工业、能源工业的重要方向”。之后，国家财政部、住房和城乡建设部又于3月23日发出《关于加快推进太阳能光电建筑应用的实施意见》（财政部财建[2009]128号），财政部同步印发《太阳能光电建筑应用财政补助资金管理暂行办法》(财建[2009]129号)、《关于印发太阳能光电建筑应用示范项目申报指南的通知》(财办建[2009]34号)，（简称三文件）推出了大幅度补贴示范性光伏发电项目的政策。国务院副总理李克强2009年5月21日出席‘财政支持新能源和节能环保等新兴产业发展工作座谈会’讲话指出：“历史经验表明，每一次危机都孕育着新的技术突破，催生新的产业变革。综合考虑国内外情况，新能源和节能环保产业是促进消费、增加投资、稳定出口一个重要的结合点，也是调整结构、提高国际竞争力一个现实的切入点。这方面发展的潜力很大，应当重点给予扶持，力求取得突破，努力实现产业化、规模化。”2009年06月01日能源局副局长刘琦表示：“新能源发展规划讨论稿已完成将适时出台，新能源规划有三个方面的意义，第一是应对当前的金融危机，扩大内需、拉动投资、增加就业，第二个是应对气候变化，调整能源结构，持续能源的可持续发展。第三个是抢占未来经济发展的制高点，提升中国能源的国际竞争力”。这项 “金太阳”工程的的重点内容将是以国家财政补贴的形式，支持国内光伏市场的启动。把新能源的发展提高到前所未有的“战略高度”。

1．4  2005年年底发布的《国家中长期科学和技术发展规划纲要》中，太阳能光伏建筑一体化技术被明确列为能源领域优先主题——可再生能源低成本规模化开发利用重点研究目标。中国将进一步把太阳能光伏建筑一体化技术作为能源技术发展的优先主题，大力提高一次能源和终端能源利用技术水平。提升能源装备制造水平，加强能源领域前沿技术研究和基础科学研究。2009年一月中旬，中国科学院宣布启动太阳能行动计划。该计划确立了2050年前后使太阳能成为我国重要能源的远景目标，同时确定了2015年、2025年和2035年达到规模利用的三个阶段目标。探索太阳能光伏建筑一体化新能源的新途径，大力推进先进适用太阳能光伏建筑一体化（以下简称光伏建筑一体化）新能源技术的产业化。

1．5中国把推动光伏建筑一体化应用作为扩内需、调结构、保增长的重要着力点。

2004年至2007年底，全球太阳能电池产量增加了437％，而中国更是猛增了77倍，2007年底我国电池产量达1088MW，超过日本，成为全球第一大太阳能电池生产国。有一批具有国际竞争力和国际知名度的光伏生产企业，已形成具有规模化、国际化、专业化的产业链条。与世界其它各国的光伏产业相比，中国的光伏行业有一个很大的特点，它几乎是完全依托于国外的市场而起来的。尽管国内太阳能电池产量得到了迅猛发展，但中国光伏发电市场发展却依然缓慢，绝大多数太阳能面板用于出口，国内消费量占比非常小，产业和市场之间发展极不平衡。中国光伏产业是近几年高速发展的新兴产业之一。但由于它的原料、市场甚至设备都严重依靠国际市场，使其成为此次金融危机的重灾区，对于98%的市场都在国外的中国光伏企业来说，国外市场的任何波动，都会在国内掀起巨大的波澜。阴沉的经济环境也阻断了光伏企业到国外融资的渠道，一旦资金与市场的大门同时被关上，国内一些光伏企业可能会休克，甚至死亡。国内太阳能电池光伏产业将会有一个比较大的洗牌过程。

1．6金融危机对我国门窗幕墙行业也有不小的影响：海外订单大量减少，国内房地产市场处于低迷，大量产品积压仓库，许多工程不得不陷入停建状态，门窗幕墙行业发展二十年来从未遇到过的 “阵痛”出现了，幕墙门窗企业不能坐以待毙等待“阵痛”，幕墙门窗企业在危机中发展的希望何在？，

2009年3月27日，第五届国际智能、绿色建筑与建筑节能大会暨新技术与产品博览会在京开幕。住房和城乡建设部部长姜伟新当天在出席会议时表示，住房和城乡建设部正会同国家发改委、财政部等有关部门，制定建筑节能三年规划，报国务院批准后将抓好落实工作，今后建筑能耗标准将作为强制性要求严格把关，同时加大对违法行为的惩罚力度。仇保兴副部长表示：“既有建筑的节能改造国家已经出台了很明确的政策，中央财政积极性比地方财政高。现在看来，资金的问题不是最主要的问题。”，“目前中央财政对寒冷地区既有建筑节能改造补贴标准是45元／平方米，严寒地区是55元／平方米，如果地方按1：１配套，业主再拿一部分，资金的问题就可以迎刃而解。住房和城乡建设部将会同国务院有关部门，把建筑节能的实际效果纳入地方政府考核”。

国家对于建筑节能改造所下的决心和资金的投入，这就说明了建筑节能在这一时期成为了建筑行业的主导方向，这也意味着门窗幕墙行业的这一时期的主导方向也是建筑节能。而太阳能电池光伏企业已面临投资过热，但太阳能光伏发电在国内就没太多企业在做，尤其是做大规模、大型建筑光伏一体化的太阳能应用国内更少，海外市场需要的也是BITV，有政府的支持和倡导，有节能改造资金的来源，有逆势而上的海内外市场。对于幕墙门窗企业而言，生产迎合市场需求的BIPV无疑是危机中“希望”，门窗幕墙企业要适应节能大趋势的要求，及时调整产品结构，生产更多、更好的BIPV节能产品。

中国兴业太阳能公司（SYE）脱胎于传统建筑幕墙工程产业，公司从事传统幕墙工程的设计、装配及安装己颇有见树，2003年就开始开发BIPV产品，，目前已是生产及安装光伏建筑一体化系统及太阳能产品的著名企业， 2009年1月于香港挂牌上市。受到香港市场投资者的追捧，在香港的认购近70倍。兴业太阳能在金融海啸中成功逆境上市表明，此次的金融危机对幕墙门窗企业而言，光伏建筑一体化产业来说是一次很好发展的希望和契机。

综上所述：金融危机促进太阳能光伏建筑一体化发展，不仅在中国，而且在全世界范围内产生了极其明显的连动效应，引发了全国乃至世界各地政府和企业界“光伏积极性”空前高涨。一场“太阳能建筑一体化”风暴正在全国和世界各地掀起。尤其是我们中国在创建节约型社会的主题带动下，各地政府、企业界纷纷聚焦“太阳能光伏建筑一体化”，一场能源产业的革命已经在爆发边缘，太阳能光伏建筑一体化春天来临了。

（二）太阳能光伏建筑一体化（BIPV）。

2.1太阳能光伏建筑一体化的定义与原则

2．1．1太阳能光伏建筑一体化(BIPV)技术即将太阳能发电(光伏)产品集成或结合到建筑上的技术。BIPV即Building Integrated Photovoltaic，其不但具有外围护结构的功能，同时又能产生电能供建筑使用。光伏与建筑一体化（简称BIPV）是“建筑物产生能源”新概念的建筑，是利用太阳能可再生能源的建筑，

2．1．2太阳能光伏建筑一体化≠太阳能光伏＋建筑。所谓太阳能光伏建筑一体化不是简单的‘相加’，而是根据节能、环保、安全、美观和经济实用的总体要求，将太阳能光伏发电作为建筑的一种体系进入建筑领域，纳入建设工程基本建设程序，同步设计、同步施工、同步验收，与建设工程同时投入使用。同步后期管理，使其成为建筑有机组成部分的一种理念、一种设计、一种工程的总称。

2．1．3光伏建筑一体化的核心建筑是一体化设计、一体化制造、一体化安装，而且辅助技术则包括了低能耗、低成本、优质、绿色的建筑材料的技术。光伏建筑一体化也是光伏建筑规范化、标准化。

2．1．4  BIPV是房地产业未来发展的新天地。光伏建筑一体化赋予了建筑物以新的属性，首先使建筑物具有了能源的功能，建筑物不光是能够供人居住，他们还提供能源。随着光伏建筑一梯化的进一步发展，今后房产的升值将会逐步地转变到更多地依靠科技价值的含量和提升，和采用更加科学和严格的价格评价体系来，从而告别了房地产只能靠恶性炒作加快升值的时代。使得建筑行业能够协同采用多门高新技术，丰富建筑物的科技内涵，提高建筑物的使用价值，成为产品附加值高的高产出行业。所有这些，同时也使建筑工程行业极大地拓展自己的市场，发展空间，成为我国社会和经济发展的支柱型的产业。

2.2太阳能光伏建筑一体化原则

2．2．1生态驱动设计理念向常规建筑设计的渗透：建筑本身应该具有美学形式，而PV系统与建筑的整合使建筑外观更加具有魅力。建筑中的pv板使用不仅很好的利用了太阳能，极大的节省了建筑对能源的使用，而且还丰富了建筑立面设计和立面美学。BIPV设计应以不损害和影响建筑的效果、结构安全、功能和使用寿命为基本原则，任何对建筑本身产生损害和不良影响的BIPV设计都是不合格的设计。

2．2．2传统建筑构造与现代光伏工程技术和理念的融合；引入建筑整合设计方法，发展太阳能与建筑集成技术。建筑整合设计是指将太阳能应用技术纳入建筑设计全过程，以达到建筑设计美观、实用、经济的要求。BIPV首先是一个建筑，它是建筑师的艺术品，其成功与否关键一点就是建筑物的外观效果。建筑应该从设计一开始，就要将太阳能系统包含的所有内容作为建筑不可或缺的设计元素加以设计，巧妙地将太阳能系统的各个部件融入建筑之中一体设计，使太阳能系统成为建筑组成不可分割的一部分，达到与建筑物的完美结合。

2．2．3关注不同的建筑特征和人们的生活习惯；合适的比例和尺度:PV板的比例和尺度必须与建筑整体的比例和尺度相吻合，与建筑的功能相吻合，这将决定PV板的分格尺寸和形式。PV板的颜色和肌理必须与建筑的其他部分相和谐，与建筑的整体风格相统一例如，在一个历史建筑上，PV板集成瓦可能比大尺度的PV板更适合，在一个高技派的建筑中，工业化的PV板更能体现建筑的性格。

2．2．4保温隔热的围护结构技术与自然通风采光遮阳技术的有机结合；精美的细部设计:不只是指PV屋顶的防水构造，而要更多关注的是具体的细部设计，pv板要从一个单纯的建筑技术产品很好的融合到建筑设计和建筑艺术之中。

2．2．5光伏系统和建筑是两个独立的系统，将这两个系统相结合，所涉及的方面很多，要发展光伏与建筑集成化系统，并不是光伏制作者能独立胜任的，推进BIPV发展是一项系统工程，涉及技术进步、产业发展、市场培育等多个领域，必须整合各方面力量，推动太阳能光电生产、设计、施工三者有效结合；BIPV是多科学，多层面参与和合作的综合性事业，需要国家政策法规部门、建筑主管部门、太阳能厂商、房地产开发商、建筑设计单位的共同努力，把太阳能光电建筑应用作为建筑节能工作的重要内容，完善技术标准，加强质量管理，推进科技进步，加强能力建设，逐步提高太阳能光电建筑应用水平。

2．2．6建筑的初始投资与生命周期内光伏工程投资的平衡；综合考虑建筑运营成本及其外部成本。建筑运营体现在建筑物的策划、建设、使用及其改造、拆除等全寿命周期的各种活动中，建筑节能技术、太阳能技术以及生态建筑技术对与建筑运营具有重要影响。不仅要关注建筑初期的一次投资，更应关注建筑的后期运营和费用支出，不但要满足民众的居住需求，也要关注住房使用的耗能支出。另外，还应考虑二氧化碳排放等外部环境成本的增加等。

2．2．7为了适应BIPV产业飞速发展的形势，保证中国BIPV光伏产业的健康发展，满足国家建设和终端消费的需要，建议由国家发改委、国家认证中心建立中国太阳能光伏建筑一体化认证体系和认证制度。

2.3为什么要光伏与建筑一体化（BIPV）？

2．3．1由于太阳能能量密度较低并且高度分散，为了提供所需的能源，必须有足够的接受面积。据测算为了满足2000年全球电力的需求，以太阳能电池转换率10%计算，需要的面积为840km×840km=640000km²，这相当于德国和意大利两个国家的面积。

我国1995年的发电量约为1亿MW·h，如果全部用太阳能电池发电，其接收面积约为12500km²，比天津市还要大。以上数值表明，所需的面积是相当可观的，光伏与建筑一体化有效利用建築物的外表大面積，是解决接受面积的主要途径，

2．3．2光伏建筑一体化的系统，如幕墙光伏发电系统，成本随着建筑物的设计阶段和光伏电池与建筑装饰材料生产过程的结合程度有很大的依赖。研究表明，如果设计院、建材生产商和光伏制造商能够充分协作起来，建材光伏一体化的发电单元的制造成本与单独生产光伏组件的成本类似，甚至比建材加光伏组件的成本还低，而逆变和布线系统则可以整体并入到建筑物的电力系统中去， BIPV的成本可能比单独的光伏发电还要低得多。

2．3．3我国人口眾多，電力需求量大，大、中城市更为突出，電力負載主要在建築物內或其四周，BIPV充分利用建築物之外部空間面積，自產能源。電力負載主要在建築物內或其四周，減少電纜線架設及電力輸送之損耗(就近利用)，BIPV使PV系統與建築、藝術及生活緊密結合。

2.3.4发展BIPV建筑、推进节能省地型住宅建设节能省地的核心依然是节能、节地、节水、节材和环境保护，充分体现资源的节约和可持续发展。一我国人均土地占有量是世界平均水平的1／3，而960万平方公里的国土中适宜居住的只有23％。其中耕地只占13％，人均耕地面积只有1．41亩。因此，我国不仅粮食要依赖进口，更需要大量进口能源。截至2008年底，全国既有房屋建筑面积为500亿平方米。随着经济的发展，估计到2020年，我国还将新增建筑面积约300万平方米(目前，我国城市平均每年新增建筑面积10亿平方米，住宅建筑面积占60—70％)。“充分利用屋顶资源，向屋顶要能源”，发展BIPV建筑十分迫切。

2．4光伏建筑一体化主要安装类型：

①建材型，指将太阳能电池与瓦、砖、卷材、玻璃等建筑材料复合在一起成为不可分割的建筑构件或建筑材料，如光伏瓦、光伏砖、光伏屋面卷材、玻璃光伏幕墙、光伏采光顶等；

②构件型，指与建筑构件组合在一起或独立成为建筑构件的光伏构件，如以标准普通光伏组件或根据建筑要求定制的光伏组件构成雨蓬构件、遮阳构件、栏版构件等；

③与屋顶、墙面结合安装型，指在平屋顶上安装、坡屋面上顺坡架空安装以及在墙面上与墙面平行安装等形式。

2．5．1屋顶一体化方式。是指将PV板做成屋面板或瓦的形式覆盖平屋顶或坡屋顶整个屋面，也叫以覆盖部分屋面，后者与建筑的整介具有更高的灵活性。这对于在旧房改造中使用PV板提供了叫能。PV板与屋顶整合一体化一是可以最大限度的接受太阳光的照射，二是可以兼做屋顶的遮阳板或者做成通风隔热屋面，减少屋顶夏天的热负荷。PV板与屋顶的构造做法有两种方式，一种是兼为屋顶防水构造层次的部分，这时必须要求PV系统具有良好的防水性能，另外一种是单独作为构造层次位于防水层之上，后者对于屋顶防水具有保护功能，可以延长防水层的使用寿命。

2．5．2墙面一体化方式是指PV板与墙面材料一起进行集成。现代建筑支撑系统和维护系统的分离使PV板能象木材、金属、石材、混凝土等预制板样成为建筑外围护系统的贴面材料。PV板墙面一体化主要有PV板外墙装饰板和PV板玻璃幕墙两种方式。PV板玻璃幕墙是指透光型PV板和玻璃集成制成的光电幕墙。该组件是由太阳电池芯片和双层玻璃板构成，芯片夹在玻璃板之间，芯片之间和芯片与玻璃板边端之间留有定的间隙，以便透光，芯片而积占总而积的70%，也即透光率为30%,叫以有效的解决幕墙的遮阳，在夏天就像把巨大的遮阳伞有效的降低了建筑的热负荷，同时为室内提供特殊的光照气氛，更因其特殊的颜色和肌理拓展了建筑的表现空间。现在PV板价格和某些天然石材己经没有差别，我们相信今后随着PV板的发展，成本只会越来越低，这就为PV板在建筑的广泛应用创造了良好条件。光电屋顶与光电幕墙的出现，为建筑师展示建筑艺术作品多了一种新的选择。

2．5．3建筑构件一体化方式是指PV板与建筑的雨篷、遮阳板、阳台、天窗等构件有机整合，在提供电力的同时可以为建筑增加美观的细部。PV板和遮阳板的结合不仅可以为建筑在夏天提供遮阳，还可以使入射光线变得柔和，避免同眩光，改善室内的光环境，而且可以使窗户保持清洁。但同时应该注意到高效率的PV系统并非定是高效率的一体化系统，一体化建筑具有美观性之外，还要求一体化进行科学的计算和设计，满足建筑构件所要求的强度、防雨、热工、防雷、防火等技术要求。

2．5．4光伏LED一体化━光电LED多媒体动态幕墙和天幕。

光伏LED一体化夹层由太阳能电池和LED半导体的透明基板，可放置在幕墙、屋面边框内构成的光电单元，可以模块化。常规交流供电系统作为LED供电电源，必须将电源转换成低压直流电才能使用，考虑到功率因素的影响和LED供电的特殊性，需要合理设计复杂控制转换电路，不仅增加了照明系统成本，又降低了能源的利用效率。太阳能光伏发电技术能与LED结合的关键在于两者同为直流电、电压低且能互相匹配。因此两者的结合不需要将太阳能电池产生的直流电转化为交流电，太阳电池组直接将光能转化为直流电能，通过串、并联的方式任意组合，可得到LED实际需要的直流电，再匹配对应的蓄能电池便能实现LED照明的供电和控制。无需传统的复杂逆变装置进行供电转换，因而这种系统将获得很高的能源利用效率、较高的安全性、可靠性和经济性。太阳能电池与半导体照明LED一体化是太阳能电池和LED技术产品的最佳匹配，是集发电、照明、多媒体、建筑节能、动态幕墙和动态天幕。

2.6目前光伏建筑一体化大约有10种型式。

光伏组件与屋顶的结合或集成、光伏组件与幕墙、光伏组件与玻璃窗、光伏组件与遮阳板的集成。光伏组件与LED组合或集成的幕墙、天幕等10种型式，如表6.3.1所示：

2.7光伏建筑一体化的系统工作原理

光伏建筑一体化主要是光伏发电系统通过光伏组件用于建筑屋顶（光电屋顶）、墙面（光电幕墙）、遮阳（光电遮阳板）来获取电能的一种方式，其工作原理如图2.9。光伏系统工作时，安装在建筑物上光伏组件产生直流电源，通过接线盒与逆变器连接，将直流转换成交流，给建筑物负载供电或给建筑物以外其他负荷供电。光伏建筑一体化的发电主要有两种方式，一种是独立的供电系统，即所发电能直接用于建筑物内部分负载，过剩时采取蓄电池储存。

 

2.8光伏建筑一体化系统分为独立光伏系统、、并网光伏系统和混合光伏系统。带有蓄电池的可以独立运行的PV系统是独立光伏系统。并网光伏发电系统是与电网相连，并向电网馈送电力的光伏发电系统。从长远的角度来看，并网光伏发电系统更有优越性。因此，建筑物光伏市场正在或即将从独立发电系统转向并网发电系统。混合光伏系统是独立发电+并网发电，又称防灾型。

（三）非晶硅薄膜电池在光伏建筑一体化的优势；

3.1太阳能电池产品主要分为晶体硅电池、薄膜电池两类：前者包括单晶硅电池、多晶硅电池两种，占据全球该行业绝大多数的市场份额；后者主要包括非晶硅电池、铜铟镓硒电池和碲化镉电池等，转换效率比晶体硅电池低，目前市场份额较小。(图3.1、图3.2) 

 

3.2从市场前景来看，薄膜电池在光伏建筑一体化、大规模低成本发电站建设等方面的应用，将比传统的晶体硅电池更为广阔。

以上几类光电池，按照各自不同的特点，有各自最为适合的使用范围，单晶硅电池和多晶硅电池可以用于建造独立的光伏电站。晶体硅太阳能电池仍占有大部分的市场,但其成本下降的空间有限，而薄膜太阳能电池不仅成本下降的空间较大，转换效率也在迅速提升，在电力供应市场和光伏建筑一体化方面,薄膜太阳能电池都占有举足轻重的地位。

3．3薄膜(Thin film) 光伏电池, 其薄膜厚度一般在2～3μm。其中包括硅薄膜型(主要包括多晶硅、非晶硅和微晶硅)、化合物半导体薄膜型：主要包括非结晶型(a-Si:H ,a-Si:H: F, a-Six-Gel-x:H等)、III-V族(GaAs,InP等)、II-VI族(Cds系)和磷化锌(Zn3 P2)等、新材料薄膜型电池(主要包括聚合物薄膜太阳能电池和染料敏化太阳能电池）。相同条件下非晶硅(a-Si)薄膜电池年发电量多于其它硅电池。从技术角度上来说，薄膜太阳能电池转换效率目前只能够做到6%，如果提高到9%，其建设成本的优势将会充分发挥。国内的相关厂商为突破转换率的瓶颈，今年都将积极布局较高效率的堆迭式微晶硅薄膜，期望将转换效率提升至8- 10％，这次金融危机发生之前光伏发电度电价在4元以上，金融危机挤掉行业之前的泡沫，尤其是带来了所有与光伏产品有关的原料产品的下降，比如硅料、钢材、水泥、设备等。目前，光伏发电成本已得到大幅降低到在2.3元左右。国家实行光电建筑工程补贴后，如果转换效率提升至9％，光伏建筑一体化电价降低到常规发电的上网电价水平之时已不遥远。将有望成为第一个达到电网等价点的太阳能技术。

3．4由于原材料短缺，在单晶硅和多晶硅太阳能电池的发展速度受到限制的情况下，新型薄膜太阳能电池发展尤为迅速。太阳能光伏建筑一体化电池发电量的2/3以上将来自薄膜太阳能电池。CIS、CIGS、CdTe薄膜型电池製程技術相當複雜，設備需自行開發，導致高額成本。銦（In）及鎵（Ga）元素，在地球上的蘊藏量有限。將來也有可能和現在的矽材一樣，發生材料短缺。加之性能長期穩定尚待確認，CdTe薄膜型电池会产生鎘污染等不足之处影响其推广应用。在光伏建筑一体化市场非晶硅(a-Si) 薄膜电池比其它薄膜电池更有应用优势。预计在未来薄膜电池市场中非晶硅(a-Si)、碲化镉(CdTe)、铜铟镓硒(CIGS)三种电池将分别占到薄膜光伏市场的70%、20%和10%。非晶硅(a-Si)在光伏建筑一体化应用上应用优势：

3．5目前非晶硅薄膜电池主要有三种结构：以玻璃为衬底的单结或双结非晶硅电池，以玻璃为衬底的非晶硅和微晶硅双结电池，以不锈钢为衬底的非晶硅和非晶锗硅合金三结电池。由于各种产品都有其独特的优势，在今后一段时间里这三种电池结构还会同步发展。硅基薄膜电池的长远发展方向是很明显的，除了要充分利用其独特的优势，主要是克服产品开发、生产和销售方面存在的问题。硅基薄膜电池要进一步提高电池效率，利用微晶硅电池作为多结电池的底电池可以进一步提高电池效率，降低电池的光诱导衰退。在提高电池转换效率的同时，增加生产的规模是降低生产成本的重要途径。随着生产规模的扩大，单位功率的成本会随之降低，相应的原材料价格也随之降低，另外开发新型封装材料和优化封装工艺也是降低成本的重要研究和开发方向。

（1）青岛客运站

O8年北京奥运会发电标志性工程，非晶硅薄膜光伏屋顶，提供地下停车场用电。峰值功率103KW，并网发电系统。中国兴业太阳能技术控股有限公司(SYE) 承制。图3.9-4

（2）威海市民文化中心。图3.9-5

中国兴业太阳能技术控股有限公司(SYE) 承制。威海市民文化中心非晶硅光伏发电系统工程是将非晶硅光伏器件与建筑材料集成一体，用光伏组件代替屋顶，形成光伏与建筑材料集成产品，既可以当建材，又能利用绿色太阳能资源发电。BIPV建筑峰值功率301KW，并网发电，整个光伏系统发电面积7800余平方米，直流额定发电功率273千瓦，年发电量约33万千瓦时，每年可节省标准煤118吨，减排二氧化碳327吨，减排二氧化硫9.8吨，减排氮氧化物780公斤，达到良好的节能减排效果，目前世界上最大的非晶硅光伏屋面工程是纽约Stillwell地铁站210千瓦非晶硅光伏屋面，而市民文化中心落成后将取而代之，从而成为全球最大。

（3）呼和浩特东站。

非晶硅光伏建筑一体化，峰值功率100KW，并网发电系统，中国兴业太阳能技术控股有限公司(SYE) 承制。

（4）北京奥体中心体育场

非晶硅光伏建筑一体化+非晶硅光伏电站、残疾人无障碍坡道照明。峰值功率8。14KW、独立系统、电网备用。中国兴业太阳能技术控股有限公司(SYE) 承制。

（5）北京辉煌净雅大酒店LED多媒体动态幕墙。

该工程的幕墙是太阳能电池板和LED相结合的多媒体动态幕墙，幕墙由2300块、9种不同规格的光电板组成，面积达2200平方米。该幕墙最大特点是能源循环自给，可以大幅度节约能源和运营成本。白天，每块玻璃板后面的光伏电池将太阳能吸收储存起来，晚间则将储存的电能供应给墙体表面的LED显示屏。幕墙结构采用钢桁架支撑。光电幕墙电池板全部采用多晶硅芯片组装，多晶硅芯片本身纹理的不规则性更增加了建筑的立面效果。外侧玻璃采用不锈钢沉头螺栓连接，板块采用特殊工艺处理，突出背后的LED灯光效果。利用计算机软件控制LED灯光装置， LED灯光通过电脑控制，在外幕墙表现出各种图像，能够播放、演示固定或活动的图案，具有立体广告效应，增加了建筑的艺术效果。超大的屏幕和特有的低分辨率增强了媒体的抽象视觉效果，传统媒体正立面领域的高分辨率屏幕的商业应用，提供了一种具艺术特色的与城市环境进行交流形式。通过内置的用户定制软件，其“智能皮肤”使建筑内部与外部公共空间进行互动，将建筑物的玻璃幕墙转变为一种互动娱乐和公众活动环境。

（6）浙江义乌国际商贸城三期工程。

浙江义乌国际商贸城三期1.295MWp太阳能并网电站已经建成发电。是目前国内单一屋顶上最大的太阳能光伏发电电站，结合建筑钢结构屋顶分八个区域进行安装，实现了太阳能光伏建筑一体化。太阳能光伏组件产生的直流电并入对应的集中型逆变器，就近并网，用于满足建筑内部负载消耗，不对外部电网送电。（图2.1-1、-2、）

该电站共采用185瓦组件7000块，150千瓦逆变器8台，在整体的设计中综合考虑美观性、先进性、成熟性和稳定性的因素。平均每年的发电能力大约为152万度，设计寿命为25年，寿命期内共产生约3840.57万度的电能，与火力发电相比，相当于累计节约标准煤约14,978吨，减排38,943吨二氧化碳、359吨二氧化硫、180吨粉尘和3,600吨灰渣。

（7）保定电谷锦江国际酒店。一座利用太阳能可以并网发电的1.5MWBIPV五星级酒店。承担单位：保定源盛投资发展有限公司项目。技术依托单位：英利绿色能源控股有限公司。

在电谷锦江国际酒店的裙楼南立面2-4层、雨棚、东南角圆形构筑物的外围及顶部、平台、大堂透明天窗的顶棚；主楼南立面5-24层、西立面6-17层、东立面24层的幕墙及裙楼雨棚为光电幕墙。􀂾尤其是主楼南立面5-24层采用的是呼吸式太阳能玻璃幕墙（太阳能电池片的温度高于25摄氏度时，电池组件的功率会下降，特别在幕墙底部和顶部设置了大量的百叶窗，通过空气对流为幕墙降温，这就是“呼吸式太阳能玻璃幕墙”）。􀂾整个立面体现出了线路板的设计理念，不锈钢板代表着线路板上的电气元件，太阳能玻璃组件代表导体，导体将元件连接起来就把线路板的理念体现得淋漓尽致，与“中国电谷”相呼应。采用不同的结构方式实现了太阳能全玻组件与建筑一体。所有位置安装的光伏发电组件，都有先进的数据采集系统，记录并显示太阳能发电系统即时发电量、总发电量及太阳能辐照度，风速等天气参数。

（8）台湾太阳能体育场

日本建筑师伊东丰雄设计的台湾高雄市太阳能体育场。体育场有55000个观众席，造价为1.5亿美元。体育场的表面由8844块太阳能电池板覆盖，这些电池板面积有14155平方米，这使它成为世界上最大的太阳能体育场。它能产生1.14千兆瓦每小时的电力，足够供给周围80%居民的用电量。

（9）武汉日新科技光伏工业园光伏建筑一体化并网电站

武汉日新科技光伏工业园是国家建设部和财政部予以资助的目前中国最大的太阳能光伏建筑一体化（BIPV）并网发电综合示范园区和产业化基地。项目位于武汉东湖开发区日新科技光伏工业园，总投资:6605万元，设计规模:1.2—1.4兆瓦，年发电量: 160—180万度，相当于节约标准煤648吨，减排二氧化碳1697.76吨，二氧化硫38.88 吨。该项目关键技术为太阳能光伏建筑一体化（BIPV）并网发电技术，应用建筑类型包括公共建筑、工业建筑、城市住宅、新农村和新型别墅住宅。武汉日新科技自主研发的光伏建筑构件在这些建筑中的应用，降低系统综合成本，实现了建筑、科技与艺术的完美结合。

 

（10）无锡尚能研发大楼及康乐中心光电幕墙工程

尚能研发大楼及康不中心项目位于中国无锡高新技术开发区新华路9号。项目整体由尚能研发大楼及康乐中心组成，两者之间通过连廊连接。建筑地上7 层，幕墙总高度37米。南立面光伏幕墙玻璃是整个工程的亮点，采用带倾斜角度的不锈钢拉杆驳接钢结构框架式玻璃幕墙系统，东西立面幕墙与南立面呼应一致，整体结构轻盈通透。顶部采用框架式玻璃采光顶结构，采光顶底部为电动铝合金百叶。幕墙总面积约1.6万平方米。

（五）光伏建筑一体化太阳能将成为功效最佳、价格最低廉的替代新能源。

5．1生物质能源实质上都是太阳能通过植物叶绿素细胞转化成“物质能”储存在有机质里，并同时吸收大气中的二氧化碳，然后通过燃烧和其他技术途径使这些太阳能和二氧化碳重新释放出来。植物生长过程中所吸收的二氧化碳与作业燃料利用过程中所释放出来的二氧化碳是相等的，植物从生长到燃烧后变成灰土，整个循环过程的碳是零排放的。而且能源产出率比目前太阳能电池能值产出率要高，能源密集型的玉米为目前太阳能电池2.7倍；人工林木材为目前太阳能电池5.12倍；水电站（河流能）为目前太阳能电池24.4倍。目前太阳能电池能值产出率与自然其它直接利用太阳能方式相比要低数倍、甚至数十倍，这是制约当前BIPV大规模应用的关键。从仿生学角度来看，光伏建筑一体化和光伏电站向大自然学习高效直接利用太阳能，避免使用化石燃料转化的火力电能，这不仅能挽救日益恶化的碳循环，而且也是将太阳能利用效率提高数十倍的有效途径。

5．2 2009年4月28日，中国十三家光伏企业发起的《洛阳宣言》：“要在2012年达到光伏发电成本每度电1元钱”。2009年3月22日开标的敦煌10MW光伏电站特许权招标项目，爆出了0.69元/度的最低价，投标者次低价为1.09元，最高价只有1.67元，平均价在每度电1.5元以下，价格低得超出了大多数人的想象，引起了市场和政府部门对光伏成本究竟是多少的关注。

5．3提高效率降低成本是关键：光伏成本的下降，并不是在金融海啸引起的经济不景气状况下的权宜之计。成本、只有成本，才是光伏产业发展的真正动力。无论是景气也好，不景气也好，光伏产业中各个环节的价格必须不断下降，美国科学家特拉斯维布拉德福德在新出版的《太阳革命》一书中预言: “太阳能将在未来二十年内成为功效最佳、价格最低廉的替代新能源”。中国光伏发电的成本下降速度可能比预言、预测（图4.3）还要快，光伏电价切切实实地低于常规火力电价已指日可待！

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图4.3光伏建筑一体化电价与常规电价趋势预测

5．4太阳能光伏建筑一体化对建筑学和建筑工程师的挑战

我国建筑学、建筑工程师（建筑师、建筑结构工程师、建筑幕墙及工程师）将面临着前所末有的挑战。挑战本身也包含着变革和发展之机遇。

挑战之一:在于当前我国正处于城镇化的高潮期，每年的建筑总量达20亿平方米之多，超过了世界上发达国家同期建筑之总和。而且此阶段还将持续30年以上，总的建筑量将翻番。也就是说我国末来30年的建筑总量将超过历史形成的既有建筑之总量。这些建筑的能源使用效率将决定我国能耗和二氧化碳气体排放的水平。正因为这一“空前绝后”的大建设机遇和太阳能建筑一体化的推广将引发建筑学的革命。

挑战之二:随着新材料、新技术成果的涌现，太阳能光伏电池、被动式太阳房、浅层地热能利用和太阳能热水器与建筑一体化等新技术集成创新成果的推广应用。建筑学本身的变革电动机已经成熟。我国传统的建筑指导方针“实用、经济、美观”中，“实用”将要求大规模地在建筑设计中应用各种成熟的太阳能技术，即以太阳能技术“实用化”引领新建筑设计的“实用”。“经济”就要求所采用的太阳能利用技术和产品的经济性和高效能。“美观”则指的是建筑的市美观要有所变革，崇尚阳光、太阳能的直接利用或间接利用将成为“建筑自然美”的主流。

挑战之三:建筑工程师的本质。在这一巨大的变革浪潮中，建筑工程师又一次面临着职业素养的挑战。建筑工程师应该是一位天赋极佳之人，是一位实践能力极强之人，是一位久经历练之人，尤其是要有敏锐的感觉与明智的判断力之人。只有具备这些条件的人，才有资格声称是一位建筑师。在建筑师的业务中，如果说能够判断出什么是适当的或得体的，就是得到了最高的赞誉:因为，虽然说建筑是为了满足需求，同时，功能性建筑既要满足需求，也要满足使用;只有用这样的方式建造，虽慷慨大方而不失于奢侈，虽节俭朴素而不失于屈辱，这才是那些谨慎、明智与受过良好教育的建筑师的作品。

随着建筑学的变革，建筑工程师的定义也发生了变化，再教育培训成为当务之急。原来建筑师教材里面基本没有建筑节能的内容，更缺乏太阳能应用的知识，讲的都是结构、质量安全、舒适美观，很少涉及节能、环保。‘而薪时代的建筑工程师将是建筑学家、能源工程师、环境专家和生态专家的综合体，他们面临的不但是建筑的美观和功能问题，而且能源环境科学、生态学的理论(尤其是如何最大限度地利用广义的太阳能)都将成为建筑工程师必要的知识结构组成部分。因此，紧迫性的问题之一，就是要对建筑师进行再培训、再教育。建筑教育体系要随之发生变革，否则就不可能产生足量合格的建筑师人才队伍，太阳能与建筑的大规模结合也就无从谈起。

5．5太阳能光伏建筑一体化技术和成本取得突破性的进展，将彻底消除BIPV使用障碍，绿色BIPV电能替代传统火力电能，必将引领新一轮能源革命。所以我们既要把发展太阳能光伏建筑一体化新能源作为应对危机的重要举措,又要把太阳能光伏建筑一体化新能源提高到国际竞争的战略制高点的位置。这最大的历史性机遇与社会发展方向。“三文件”对太阳能建筑的财政补贴、政策扶持和示范工程建设等的相关鼓励政策，是国家加大对光伏建筑一体化新能源领域投入的开始，在以后可能还会陆续有配套政策出台。光伏建筑一体化太阳能将成为功效最佳、价格最低廉的替代新能源。从而推进住宅产业化进程，催生BIPV光伏建筑房地产行业，BIPV产品成为设计师、开发商、业主的自然选择，BIPV将像电视、电话那样进入千家万户，家家户户用上光伏太阳能，每家每户是电的消费者，又是发电厂。我国光伏建筑一体化筑将迎来发展的春天。

太阳能光伏建筑一体化的蓬勃发展是必然的，太阳能光伏建筑一体化方兴未艾，任重道远。

“日出江花红盛火，春来江水绿如兰”，金太阳正在升起，太阳能光伏建筑一体化春天来到了！

 本文仅供参考，不妥之处，敬请指正。

                    龙  文  志  2009-07-02

参考文献：

（1）《太阳能光电板在建筑一体化中的应用》张雪松

（2）《太阳能的广义性 》仇 保 兴

（3）《Photovoltaics in Buildings》A BRIEF INTRODUCTION

（4）《晶体矽太阳电池》左元准

（5）《中国将成为全球第一个光伏发电大规模商业化运营的国家》史博士

（6）《太阳能利用与建筑学变革》仇 保 兴