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光伏背板内层材料有哪些 其各有什么优缺点
发表于： 00:17:29
来源：索比光伏网
& & &&　　作为晶硅太阳能组件的关键部分，对组件的安全性、使用寿命和降低功率衰减起着至关重要的作用。要达到保护电池片的目的，背板需具备良好的机械强度与韧性、耐候性、绝缘、水汽阻隔、耐腐蚀和耐风沙磨损等各种平衡的性能。
　　最近几年，在降本的压力下，一些未经过户外实绩验证的被使用在组件上，导致使用这些背板的组件在户外工作仅几年后就开始出现大规模失效问题，使得组件厂家需要面对巨额索赔，同时电站开发商也蒙受损失。由此可见，从源头上对背板材料把好关，对于降低组件户外失效风险具有重要意义。
　　背板结构大致可分为外层(也叫空气层)，中间层和内层。每一层材料的选择和搭配都影响着背板的整体性能，目前背板外层主要使用含氟薄膜，尤其是经过户外实绩验证过的杜邦&Tedlar&
薄膜，以确保背板外层在户外综合老化应力的作用下可以使用25年以上。而背板内层由于不直接接触户外环境应力，其重要性往往容易被忽视。而且目前市场上背板的内层材料种类较多，性能也参差不齐。如何才能正确选择背板内层材料呢?回答这一问题之前，我们有必要先了解下背板内层材料需具备哪些性能。
　　背板内层材料性能
　　首先，背板内层材料需要具有优异的耐候性及机械强度，如果内层材料自身都已发生老化开裂，其保护作用就无从谈起。
　　其次，背板内层作为中间层PET聚酯材料的保护层之一，需要具有良好的紫外阻隔作用，以避免PET遭受紫外破坏。图1是市面上常用的一款250微米PET紫外测试数据，从图中可以看出，PET聚酯材料只接受不到5
kWh的紫外照射后，其断裂伸长率就下降50%以上; 紫外剂量达到6 kWh时，PET力学性能基本完全丧失(温和气候环境，组件正面每年紫外剂量为57
　　这说明PET容易发生光老化，需要背板内外层的保护。背板中间层的PET聚酯材料主要起着电气绝缘，化学阻隔及力学支撑作用。如果PET发生破坏，这些功能都将丧失，因此背板内层需要将组件正面的紫外阻隔掉，以达到保护中间层PET的目的。
　　此外，背板内层作为PET与EVA之间的粘结层，还需要具有良好的粘接性能，以免出现脱层等失效风险。
　　图1. 背板中间PET聚酯材料断裂伸长率保持率与紫外剂量的关系(试验条件：UVA，1.2W/m2 @340nm, 70oC BPT,
紫外照射在PET表面)温和气候环境，组件正面每年紫外剂量为57 kWh/m2
　　了解了背板内层需要具备的性能，那我们不禁要问，目前市面上的内层材料是否都能满足这些性能呢?我们再来对市面上这些内层材料分类并讨论其优缺点。
　　背板内层材料分类及其特性
　　■ 含氟薄膜
　　第一类为含氟薄膜，主要有Tedlar&
PVF薄膜和PVDF薄膜。PVF薄膜，又名聚氟乙烯薄膜，因其优异的抗紫外耐高温耐腐蚀性能而被广泛应用于太阳能，航空航天和交通等领域。
　　杜邦& Tedlar&
PVF薄膜是目前光伏领域唯一具有30年以上广泛户外实绩验证的背板材料，其户外应用经验丰富，且经受过多种气候条件的长期考验。PVF薄膜是双向拉伸工艺制备的，
在横向和纵向两个方向都经过强化，机械性能均衡，耐老化性能好，因此经受湿热、紫外、温度循环等多种环境因素长期作用后，仍保持优异;
PVDF薄膜，又名聚偏氟乙烯薄膜，PVDF薄膜在横向的拉伸都很弱或甚至没有拉伸，容易造成横向机械性能均较差，成膜过程中加入大量亚克力也会导致固有脆性强。
这些因素导致了PVDF薄膜在户外多种复合应力下容易出现开裂等失效风险。
　　由于其技术门槛相对较低，目前生产厂家较多，虽各家膜产品都含PVDF，但因配方体系及生产工艺不同，不同厂家膜的耐老化性能差异很大。耐热方面，PVF薄膜的软化温度点为190oC，而PVDF只有150oC左右。对于经常有热斑出现的光伏组件应用来说，PVF薄膜的耐热性能显然更有优势，随着PERC等高效电池的大量投产，热斑温度会更高，对于薄膜的耐热性能会提出更高的要求。
　　■ 非氟薄膜
　　第二类为非氟薄膜，主要包括PE，EVA，PA，PO等。这类材料作为背板内层在温和气候下已有一定时间的户外验证，其较高的厚度在耐紫外，力学性能和粘接力方面都有一定优势。此内层材料老化性能与主体树脂及无机填料的种类和含量息息相关，不同背板厂家选择此种内层材料时都会结合自身定位与特色，也导致了所选材料的性能差异较大。同时，与不同耐候性的背板外层材料的搭配，也决定着内层材料的表现。
　　图2. 某PVDF背板内层在户外不到5年发生黄变
　　图3. 组件正面540 kWh/m2紫外辐照后背板内层的变化.
　　(a) HPET 1聚酯背板内层开裂，(b) 基于特能& (Tedlar&) PVF薄膜的TPE背板材料无变化(测试条件：金属卤素灯,
1.5kW/m2, 360小时)
　　图2是某PVDF背板内层在户外不到5年发生内层发黄现象。图3是使组件正面照射540kWh/m2紫外剂量(相当于温和环境组件正面9.5年太阳光照射)，耐水解HPET
1聚酯背板材料内层发生开裂，而对应基于特能& (Tedlar&)
PVF薄膜的TPE背板材料无变化。从以上户外实际案例及室内老化测试结果可以看出，对于此类背板内层材料，尽量搭配使用经过户外验证的PVF薄膜作为背板外层。
　　■ 涂覆型FEVE涂层
　　第三类为涂覆型FEVE涂层，FEVE是氟烯烃和乙烯基醚(酯)的共聚树脂，作为背板内层材料，其优点是耐候性和耐高温性能相对E层较好，并且无需胶水层而直接涂覆于PET表面，省去了胶水成本。
　　由于FEVE的特殊结构，使其具备了在酯类和酮类等溶剂中的可溶性。但FEVE中键能较弱的酯键相对容易裂解，且涂层的性能受单体、溶剂和固化剂影响较大。与前两类内层材料相比，FEVE涂层的耐候性和致密性不如氟膜，粘接力和力学性能不如E层，而且户外验证时间相对较短，不建议在温差大，冷热应力较大的气候条件下使用。为了保护中间层PET免受紫外破坏，涂层厚度非常关键，涂层太薄，阻隔紫外和粘接力都会出现问题。阻隔层厚度与紫外线穿透率的关系一般符合Beer定律。
　　图4. 紫外阻隔层厚度与紫外线穿透率的关系
　　图4数据显示，背板内层这一紫外阻隔层厚度如果低于10微米，紫外线开始穿透阻隔层到达PET，穿透比率随厚度减薄而指数升高，如果涂层厚度为1微米时，365
nm的紫外线透过率会高达11%，这会对中间层PET造成毁灭性的破坏。
断裂伸长率损失率与背板内层厚度(um)的关系-当接受小时的紫外照射后，如果内层厚度&10um，背板断裂伸长率将损失严重。
　　图5的力学性能测试数据进一步证明，当接受小时的紫外照射后，如果内层厚度&10um，背板断裂伸长率将显著下降。
　　图6. 某PVDF/PET/FEVE背板内层FEVE涂层只有1.3微米
　　一些背板厂商为了降低成本，将背板内层涂层的厚度减至极低(如图6所示，内层涂层厚度只有1.3微米)，这很容易导致背板中间层PET的紫外老化。从而造成背板内层和中间PET层的脱层问题。另外，图层中钛白粉的添加量也很重要，有些涂层中加入了过多的钛白粉，导致涂层的粘接性下降，容易出现脱层问题。
　　背板内层材料的选择建议
　　光伏电站中诸多户外失效案例显示，不同类型背板的真实耐候性差异较大，特别是苛刻环境下，随着EVA中紫外吸收剂的消耗导致紫外线穿透组件到达背板内层，容易引起背板的破坏。为了给光伏组件提供长期可靠保护，以确保投资回报，建议内层也使用Tedlar&(特能&)PVF薄膜这种具有30年以上广泛户外实绩验证的背板材料。
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光伏板组件是一种暴露在阳光下便会产生的发电装置，由几乎全部以物料(例如硅)制成的薄身固体组成。由于没有活动的部分，故可以长时间操作而不会导致任何损耗。简单的光伏电池可为手表及计算机提供能源，较复杂的光伏系统可为房屋提供照明，并为电网供电。&光伏板组件可以制成不同形状，而组件又可连接，以产生更多电力。天台及建筑物表面均会使用光伏板组件，甚至被用作窗户、天窗或遮蔽装置的一部分，这些光伏设施通常被称为附设于建筑物的光伏系统。
太阳能电池片/光伏板组件
单晶硅太阳能电池
单晶硅太阳能电池的光电转换效率为15%左右，最高的达到24%，这是目前所有种类的太阳能电池中光电转换效率最高的，但制作成本很大，以致于它还不能被大量广泛和普遍地使用。由于单晶硅一般采用钢化玻璃以及防水树脂进行封装，因此其坚固耐用，使用寿命一般可达15年，最高可达25年。多晶硅太阳能电池
多晶硅太阳电池的制作工艺与单晶硅太阳电池差不多，但是多晶硅太阳能电池的光电转换效率则要降低不少，其光电转换效率约12%左右&(日日本夏普上市效率为14.8%的世界最高效率多晶硅太阳能电池)。&从制作成本上来讲，比单晶硅太阳能电池要便宜一些，材料制造简便，节约电耗，总的生产成本较低，因此得到大量发展。此外，多晶硅太阳能电池的使用寿命也要比单晶硅太阳能电池短。从性能价格比来讲，单晶硅太阳能电池还略好。非晶硅太阳能电池
非晶硅太阳电池是1976年出现的新型薄膜式太阳电池，它与单晶硅和多晶硅太阳电池的制作方法完全不同，工艺过程大大简化，硅材料消耗很少，电耗更低，它的主要优点是在弱光条件也能发电。但非晶硅太阳电池存在的主要问题是光电转换效率偏低，国际先进水平为10%左右，且不够稳定，随着时间的延长，其转换效率衰减。多元化合物太阳电池
多元化合物太阳电池指不是用单一元素半导体材料制成的太阳电池。各国研究的品种繁多，大多数尚未工业化生产，主要有以下几种：a)&硫化镉太阳能电池b)&砷化镓太阳能电池c)&铜铟硒太阳能电池(新型多元带隙梯度Cu(In,&Ga)Se2薄膜太阳能电池)
产品特点/光伏板组件
具有高，可靠性高；先进的扩散技术，保证片内各处转换效率的均匀性；确保良好的导电性、可靠的附着力和很好的电极可焊性；高精度的丝网印刷图形和高平整度，使得电池易于自动焊接和激光切割。&
太阳能电池组件
1&层压件&　
2&铝合金&保护层压件，起一定的密封、支撑作用&　
3&接线盒&保护整个发电系统，起到电流中转站的作用，如果组件短路接线盒自动断开短路电池串，防止烧坏整个系统。接线盒中最关键的是的选用，根据组件内电池片的类型不同，对应的二极管也不相同。&　
4&&密封作用，用来密封组件与铝合金边框、组件与接线盒交界处有些公司使用双面胶条、泡棉来替代硅胶，国内普遍使用硅胶，工艺简单，方便，易操作，而且成本很低。
层压件结构
1&钢化玻璃：其作用为保护发电主体（如电池片），透光其选用是有要求的，必须高（一般91%以上）；超白钢化处理&。　
2&EVA：用来粘结固定钢化玻璃和发电主体（如电池片），透明EVA材质的优劣直接影响到组件的寿命，暴露在空气中的EVA易老化发黄，从而影响组件的透光率，从而影响组件的发电质量除了EVA本身的质量外，组件厂家的层压工艺影响也是非常大的，如EVA胶黏度不达标，EVA与钢化玻璃、背板粘接强度不够，都会引起EVA提早老化，影响组件寿命。&　
3&发电主体：主要作用就是发电，发电主体市场上主流的是晶体硅太阳电池片、薄膜太阳能电池片，两者各有优劣晶体硅太阳能电池片,设备成本相对较低，但消耗及电池片成本很高，但光电转换效率也高，在室外阳光下发电比较适宜薄膜太阳能电池，相对设备成本较高，但消耗和电池成本很低，但光电转化效率相对晶体硅电池片一半多点，但弱光效应非常好，在普通灯光下也能发电。　
4：背板&作用，密封、绝缘、防水（一般都用TPT、TPE等）材质必须耐老化，大部分组件厂家都是质保25年，钢化玻璃，铝合金一般都没问题，关键就在与背板和硅胶是否能达到要求。基本要求：（1）能够提供足够的机械强度，使太阳能电池组件能经受运输、安装和使用过程中发生的冲击、震动等产生的应力，能够经受住冰雹的单击力；（2）具有良好的密封性，能够防风、防水、隔绝大气条件下对太阳能电池片的腐蚀；（3）具有良好的；（4）抗紫外线能力强；（5）工作电压和输出功率按不同的要求设计，可以提供多种接线方式，满足不同的电压、电流和功率输出要求；&　
5：因太阳能电池片串、并联组合引起的效率损失小；&　
6：太阳能电池片连接可靠；&　
7：工作寿命长，要求太阳能电池组件在自然条件下能够使用20年以上；&　
8：在满足前述条件下，封装成本尽可能低。
功率计算/光伏板组件
是由太阳电池板、充电控制器、和蓄电池共同组成；则不包括逆变器。为了使太阳能发电系统能为负载提供足够的电源，就要根据用电器的功率，合理选择各部件。下面以100W输出功率，每天使用6个小时为例，介绍一下计算方法：&
1.首先应计算出每天消耗的瓦时数(包括逆变器的损耗)：
若逆变器的转换效率为90%，则当输出功率为100W时，则实际需要输出功率应为100W/90%=111W；若按每天使用5小时，则耗电量为111W*5小时=555Wh。
2.计算太阳能电池板：
按每日有效日照时间为6小时计算，再考虑到充电效率和充电过程中的损耗，的输出功率应为555Wh/6h/70%=130W。其中70%是充电过程中，太阳能电池板的实际使用功率。
&|&相关影像
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光伏建筑一体化
光伏建筑一体化[1]
（即BIPV Building Integrated PV，PV即Photovoltaic）是一种将太阳能发电（光伏）产品集成到建筑上的技术。光伏建筑—体化(BIPV)不同于光伏系统附着在建筑上(BAPV：Building Attached PV)的形式。光伏建筑一体化可分为两大类：一类是光伏方阵与建筑的结合。另一类是光伏方阵与建筑的集成。如光电瓦屋顶、光电幕墙和光电采光顶等。在这两种方式中，光伏方阵与建筑的结合是一种常用的形式，特别是与建筑屋面的结合。
光伏建筑一体化简介
光伏建筑一体化，是应用的一种新概念，简单地讲就是将太阳能方阵安装在建筑的围护结构外表面来提供电力。根据与建筑结合的方式不同，光伏建筑一体化可分为两大类：一类是光伏方阵与建筑的结合。另一类是光伏方阵与建筑的集成。如光电瓦屋顶、和光电采光顶等。在这两种方式中，光伏方阵与建筑的结合是一种常用的形式，特别是与建筑屋面的结合。由于光伏方阵与建筑的结合不占用额外的地面空间，是光伏发电系统在城市中广泛应用的最佳安装方式，因而倍受关注。光伏方阵与建筑的集成是BIPV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。“十二五”期间，将要创建2000家节约型公共机构示范单位。除了公共机构外，商业机构由于用电量较大，参与节能的意愿相对较高，而且具有资金优势，也应该优先发展光伏建筑一体化模式。
光伏建筑一体化
“光伏之都”600路灯太阳能板安装两年成摆设
广西壮族自治区兴安县打造的“千亿太阳能光伏产业园”,在全球性产业寒冬的背景下,仍实现年产值近47亿元,因此遭到质疑,并被曝“表演上班”、“利用光伏产业圈地”等事。被层层质疑覆盖的兴安,究竟是一个怎样的地方?《法制日报》记者赴兴安探访,试图揭开层层谜局。[2]
光伏建筑一体化发展方向
随着《京都议定书》的正式生效，如何实现环境保护的可持续发展成为全球最强的呼声。中国作为发展中国家，能源消耗逐年以惊人的速度增长，而建筑作为能耗大户(发达国家的建筑能耗一般占到全国总能耗的1/3以上)，其节能效益则变得尤其重要，BIPV因此成为21世纪建筑及光伏技术市场的热点。
据《年中国光伏建筑一体化（BIPV）行业市场前瞻与投资战略规划分析报告》数据显示，太阳光发电是21世纪科学技术的前沿阵地，世界各地的政府均支持太阳光发电事业;从国内来看，“十一五”时期，国家重点在北京、上海、江苏、山东、广东等地区开展城市建筑屋顶光伏发电试点。到2010年止，全国建成约1000个屋顶光伏发电项目，总容量5万千瓦。预计到2020年，全国将建成2万个屋顶光伏发电项目，总容量100万千瓦。
BIPV作为庞大的建筑市场和潜力巨大的光伏市场的结合点，必将存在着无限广阔的发展前景。可以预计，光伏与建筑相结合是未来光伏应用中最重要的领域之一，其发展前景十分广阔，并且有着巨大的市场潜力。
未来研究重点
建筑物空气温度调节消耗着大量的能量。在我国，它要占到建筑物总能耗的约70%。用空调机和燃煤来控制室温不仅消耗能量，带来外界的环境污染，而且并不能给室内人员带来健康的环境（虽然暂时它是舒适的）。在太阳能用于采暖方面，除造价较高的被动式太阳房有一些示范型建筑外，还没有大规模的采用。主动式太阳能供能由于成本更高，与我国的经济发展也是远不相适应。因此，建筑供能的主动与被动相结合的思想及太阳能与常规能源相结合的思想。按照房间的功能，采用不同方案的配合及交叉，这样可以大大降低太阳能用于建筑供能的一次投资和运行成本，使得整个方案在商业化的意义下具有可操作性。被动采暖与降温的意义在于使建筑本身能量负荷大大降低（节能率约70%），使其所要求主动供能装置提供的能量大大降低。也就是说，它将对昂贵装置的要求降低。另外，被动供能是巧妙利用自然条件的变化来调节室内温度。我们认为，建筑物内空气温度调节技术发展方向不应当是改变自然环境来满足人的要求，而是应当尽量巧妙地利用并顺应自然界来满足人们对健康和舒适的要求。研究空调的目的应当是尽量减少人工环境，而不是相反。主动供能的意义在于保障建筑室内的舒适性增加。在主动与被动供能相互配合组成供能系统的情况下，整套建筑供能系统的设备性能将会提高，而尺寸和造价将会降低。
随着新能源的不断发展和城市节能减排、绿色环保需求的日益增加，太阳能光伏建筑一体化越来越成为太阳能应用发电的新潮流。
光伏建筑一体化光伏与建筑相结合的方式
根据光伏方阵与建筑结合的方式不同，太阳能光伏建筑一体化可分为两大类：建筑与光伏器件相结合和建筑与光伏系统相结合 。
光伏建筑一体化建筑与光伏器件相结合
建筑与光伏的进一步结合是将光伏器件与建筑材料集成化。一般的建筑物外围护表面采用涂料、装饰瓷砖或幕墙玻璃，目的是为了保护和装饰建筑物。如果用光伏器件代替部分建材，即用光伏组件来做建筑物的屋顶、外墙和窗户，这样既可用做建材也可用以发电，可谓物尽其美。对于框架结构的建筑物，可把其整个围护结构做成光伏阵列，选择适当光伏组件，既可吸收太阳直射光，也可吸收太阳反射光。目前已经研制出大尺度的彩色光伏模块，可以实现以上目的，使建筑外观更具魅力.
光伏建筑一体化建筑与光伏系统相结合
与建筑相结合的光伏系统，可以作为独立电源或者以并网的方式供电当系统参与并网时，可以不需要蓄电池。但需要与电网的装置，而与并网发电是当今光伏应用的新趋势。将光伏组件安装在建筑物的屋顶或外墙，引出端经过控制器与公共电网相连接需要向光伏阵列及电网并联向用户供电，这就组成了并网光伏系统。
光伏建筑一体化种类
根据光伏方阵与建筑结合的方式不同，太阳能光伏建筑一体化可分为两大类：
第一类是光伏方阵与建筑的结合。这种方式是将光伏方阵依附于建筑物上，建筑物作为光伏方阵载体，起支承作用。
第二类是光伏方阵与建筑的集成。这种方式是以一种建筑材料的形式出现，光伏方阵成为建筑不可分割的一部分。
光伏方阵与建筑的结合（即第一类）是一种常用的形式。2008年奥运会体育赛事的和国家体育馆等奥运场馆中，采用的就是光伏方阵与建筑结合的太阳能光伏并网发电系统，这些系统年发电量可达70万千瓦时，相当于节约标煤170吨，减少二氧化碳排放570吨。
光伏建筑一体化建筑特点
1. 能够满足建筑美学的要求；
2. 能够满足建筑物的采光要求；
3. 能够满足建筑的安全性能要求；
4. 能够满足安装方便的要求；
5. 能够具有寿命长的优势；
6. 具有绿色环保的效果；
7.无需占用宝贵的土地资源；
8.能有效地减少建筑能耗，实现建筑节能；
9.降低墙面及屋顶的温升。[3]
光伏建筑一体化优缺点
光伏建筑一体化优点
(1)。太阳能光伏建筑一体化产生的是绿色能源，是应用太阳能发电，不会污染环境。太阳能是最清洁并且是免费的，开发利用过程中不会产生任何生态方面的副作用。它又是一种再生能源，取之不尽，用之不竭。
(2) 不占用土地。光伏阵列一般安装在闲置的屋顶或外墙上，无需额外占用土地，这对于土地昂贵的城市建筑尤其重要；夏天是用电高峰的季节，也正好是日照量最大、光伏系统发电量最多的时期，对电网可以起到调峰作用。
(3)太阳能光伏建筑一体技术采用并网，不需要配备蓄电池，既节省投资，又不受蓄电池荷电状态的限制，可以充分利用光伏系统所发出的电力。
(4) 起到建筑节能作用。光伏阵列吸收太阳能转化为电能，大大降低了室外综合温度，减少了墙体得热和室内空调冷负荷，所以也可以起到建筑节能作用。因此，发展太阳能光伏建筑一体化，可以“节能减排”。
光伏建筑一体化问题
虽然太阳能光伏建筑一体化有高效、经济、环保等诸多优点，并已在世博场馆和示范工程上得以运用，但光伏建筑还未进入寻常百姓家，成片使用该技术的民宅社区并未出现。这是由于太阳能光伏建筑一体化存有几大问题
太阳能光伏建筑一体化建筑物造价较高。一体化设计建造的带有光伏发电系统的建筑物造价较高，在科研技术方面还有待提升。
太阳能发电的成本高。太阳能发电的成本是每度2.5元，比常规发电成本每度1元翻倍。
太阳能光伏发电不稳定，受天气影响大，有波动性。这是由于太阳并不是一天24小时都有，因此如何解决太阳能光伏发电的波动性，如何储电也是亟待解决的问题。
光伏建筑一体化建筑形式
可以说光伏建筑一体化适合大多数建筑，如平屋顶、斜屋顶、幕墙、天棚等等形式都可以安装。
平屋顶，从发电角度看，平屋顶经济性是最好的：1、可以按照最佳角度安装，获得最大发电量;2、可以采用标准光伏组件，具有最佳性能;3、与建筑物功能不发生冲突。4、成本最低,从发电经济性考虑是的最佳选择。
斜屋顶，南向斜屋顶具有较好经济性：1、可以按照最佳角度或接近最佳角度安装，因此可以获得最大或者较大发电量;2、可以采用标准光伏组件，性能好、成本低;3、与建筑物功能不发生冲突。4、光伏发电成本最低或者较低，是光伏系统优选安装方案之一。其它方向(偏正南)次之。
光伏幕墙，光伏幕墙要符合BIPV要求：除发电功能外，要满足幕墙所有功能要求：包括外部维护、透明度、力学、美学、安全等，组件成本高，光伏性能偏低;要与建筑物同时设计、同时施工和安装，光伏系统工程进度受建筑总体进度制约;光伏阵列偏离最佳安装角度，输出功率偏低;发电成本高;为建筑提升社会价值，带来绿色概念的效果。
光伏天棚，光伏天棚要求透明组件，组件效率较低;除发电和透明外，天棚构件要满足一定的力学、美学、结构连接等建筑方面要求，组件成本高;发电成本高;为建筑提升社会价值，带来绿色概念的效果。
光伏建筑一体化建筑设计
光伏建筑一体化光伏组件性能
作为普通，只要通过IEC61215的检测，满足抗130km/h(2，400Pa)风压和抗25mm直径冰雹23m/s的冲击的要求。用做幕墙面板和采光顶面板的光伏组件，不仅需要满足光伏组件的性能要求，同时要满足幕墙的三性实验要求和建筑物安全性能要求，因此需要有更高的力学性能和采用不同的结构方式。例如尺寸为1200mm×530mm的普通光伏组件一般采用3.2mm厚的钢化超白玻璃加铝合金边框就能达到使用要求。但同样尺寸的组件用在BIPV建筑中，在不同的地点，不同的楼层高度，以及不同的安装方式，对它的玻璃力学性能要求就可能是完全不同的。南玻大厦外循环式采用的组件就是两块6mm厚的钢化超白玻璃夹胶而成的光伏组件，这是通过严格的力学计算得到的结果。
光伏建筑一体化建筑的美学要求
建筑首先是一个建筑，它是建筑师的艺术品，就相当于音乐家的音乐，画家的一幅名画，而对于建筑物来说光线就是他的灵魂，因此建筑物对光影要求甚高。但普通光伏组件所用的玻璃大多为布纹超白钢化玻璃，其布纹具有磨砂玻璃阻挡视线的作用。如果BIPV组件安装在大楼的观光处，这个位置需要光线通透，这时就要采用光面超白钢化玻璃制作双面玻璃组件，用来满足建筑物的功能。同时为了节约成本，电池板背面的玻璃可以采用普通光面钢化玻璃。
一个建筑物的成功与否，关键一点就是建筑物的外观效果，有时候细微的不协调都是不能容忍。但普通光伏组件的接线盒一般粘在电池板背面，接线盒较大，很容易破坏建筑物的整体协调感，通常不为建筑师所接受，因此BIPV建筑中要求将接线盒省去或隐藏起来，这时的旁路二极管没有了接线盒的保护，要考虑采用其他方法来保护它，需要将旁路二极管和连接线隐藏在幕墙结构中。比如将旁路二极管放在幕墙骨架结构中，以防阳光直射和雨水侵蚀。
普通光伏组件的连接线一般外露在组件下方，BIPV建筑中光伏组件的连接线要求全部隐藏在幕墙结构中。
光伏建筑一体化结构性能配合
在设计BIPV建筑时要考虑电池板本身的电压、电流是否方便光伏系统设备选型，但是建筑物的外立面有可能是一些大小、形式不一的几何图形组成，这会造成组件间的电压、电流不同，这个时候可以考虑对建筑立面进行分区及调整分格，使BIPV组件接近标准组件电学性能，也可以采用不同尺寸的电池片来满足分格的要求，以最大限度地满足建筑物外立面效果。另外，还可以将少数边角上的电池片不连接入电路，以满足电学要求。
光伏建筑一体化利用太阳能建筑
太阳能为保护环境创造了有利条件，于是许多建筑学家巧妙利用太阳能建造太阳能建筑。
1、太阳能墙：美国建筑专家发明太阳能墙，是在建筑物的墙体外侧装一层薄薄的黑色打孔铝板，能吸收照射到墙体上的80%的太阳能量。被吸入铝板的空气经预热后，通过墙体内的泵抽到建筑物内，从而就能节约中央空调的能耗。
2、太阳能窗：德国科学家发明了两种采用光热调节的玻璃窗。一种是太阳能温度调节系统，白天采集建筑物窗玻璃表面的暖气，然后把这种太阳能传递到墙和地板的空间存储，到了晚上再放出来；另一种是自动调整进入房间的阳光量，如同变色太阳镜一样，根据房间设定的温度，窗玻璃或是变成透明或是变成不透明。
3、太阳能房屋：德国建筑师塞多。特霍尔斯建造了一座能在基座上转动跟踪阳光的太阳能房屋。该房屋安装在一个圆盘底座上，由一个小型太阳能电动机带动一组齿轮，使房屋底座在环形轨道上以每分钟转动3厘米的速度随太阳旋转。这个跟踪太阳的系统所消耗的电力仅为该房太阳能发电功率的1%，而该房太阳能发电量相当于一般不能转动的太阳能房屋的两倍。
光伏建筑一体化光伏建筑一体化对光伏系统及光伏组件的要求
把光伏器件用做建材，必须具备建材所要求的几项条件：坚固耐用、保温隔热、防水防潮、适当的强度和刚度等性能。若是用于窗户、天窗等，则必须能够透光，就是说既可发电又可采光。除此之外，还要考虑安全性能、外观和施工简便等因素[4]
。光伏建筑一体化对光伏光伏系统及光伏组件具体有如下要求：
光伏建筑一体化对蓄电池容量的要求
对于并网光伏系统，由于不受到蓄电池容量的限制，并且有公共电网作为后盾，确定光伏方阵容量时，不必像独立光伏系统那样一定要经过严格的优化设计，只要根据负载的要求和投资情况经过适当计算就可决定[1]
。对于一般家庭使用，通常太阳电池方阵容量的范围为1~5 千瓦。
光伏建筑一体化对光伏组件的要求
与一般的平板式光伏组件不同，（BIPV）组件既然兼有发电和建材的功能，就必须满足建材性能的要求，如：隔热、绝缘、抗风、防雨、透光、美观，还要具有足够的强度和刚度，不易破损，便于施工安装及运输等。为了满足建筑工程的需要，已经研制出了多种颜色的太阳电池组件，以供建筑师选择，使得建筑物色彩与周围环境更加和谐协调。根据建筑工程的需要，已经生产出多种满足屋顶瓦、外墙、窗户等性能要求的太阳电池组件[5]
。其外形不单有标准的矩形，还有三角形、菱形、梯形、甚至是不规则形状。也可以根据要求，制作成组件周围是无边框的，或者是透光的，接线盒可以不安装在背面而在侧面。
光伏建筑一体化对电池方阵倾角的要求
在独立光伏系统中，光伏方阵要尽量朝向赤道倾斜安装，与水平面之间的倾角要经过严格的计算，以达到光伏方阵输出的极大性和均衡性[6]
。而在并网光伏系统中，只要考虑光伏方阵输出的极大性即可。然而在实际应用中，往往因为要服从于建筑物外形的需要，方阵可能会有各种朝向，倾角也可能从0~900 都有，这就需要光伏和建筑设计师共同协商，兼顾的双方的需要，妥善解决。
光伏建筑一体化逆变和控制器的要求
太阳电池方阵所发出的是低压直流电，要与电网连接，必须变换成220 伏、380 伏甚至更高电压的交流，而且对于电能质量如：电压、波动、频率、谐波和功率因素等参数都有严格的要求。为了保证电网、设备和人生安全，还必须配备并网检测保护装置，如对于处理：过/欠电压、过/欠频率、电网失电（防孤岛效应）、恢复并网、直流隔离、防雷和接地、短路保护、断路开关、功率方向保护等都有明确的规定。所以逆变和控制器是并网光伏系统的关键设备。
光伏建筑一体化计量电表的要求
家庭使用的并网光伏系统中，光伏方阵所发出的电能，主要供给用户负载使用，多余部分输入电网，用户负载所消耗的电能，也是由光伏方阵和公共电网共同供应。原则上可以用一块电表来进行计量，电网供电时电表正转，光伏方阵向电网馈电时电表反转。实际上由于各国政府对于开发利用新能源大多实行优惠政策，目前太阳能发电的上网电价要远大于用户的用电电价，常常用两块电表来分别计量，所以有“买入”电表和“卖出”电表的区别。
光伏建筑一体化最新政策
1、太阳能光电建筑应用财政补助资金管理暂行办法（财政部、住房城乡建设部日颁布）
2、关于支持加快太阳能光电建筑应用的政策解读（财建[号，财政部2009年4月发布）
3、国家发展改革委关于完善太阳能光伏发电上网电价政策的通知（发改价格[号）
4、国家能源局于日发布有效期为3年的《光伏发电运营监管暂行办法》（国能监管[号），规定电网企业应当全额收购其电网覆盖范围内并网光伏电站项目和项目的上网电量，明确了能源主管部门及其派出机构对于光伏发电并网运营的各项监管责任，光伏发电项目运营主体和电网企业应当承担的责任，从而推进光伏发电并网有序进行。正文如下：
第一章 总则
第一条 为加强监管，切实保障光伏发电系统有效运行，优化能源供应方式，促进节能减排，根据《》、《》等法律法规和国家有关规定，制定本办法。
第二条 本办法适用于并网光伏电站项目和分布式光伏发电项目。
第三条 国务院能源主管部门及其派出机构依照本办法对光伏发电项目的并网、运行、交易、信息披露等进行监管。
任何单位和个人发现违反本办法和国家有关规定的行为,可以向国务院能源主管部门及其派出机构投诉和举报，国务院能源主管部门及其派出机构应依法处理。
第四条 光伏发电项目运营主体和电网企业应当遵守电力业务许可制度，依法开展光伏发电相关业务，并接受国务院能源主管部门及其派出机构的监管。
第二章 监管内容
第五条 国务院能源主管部门及其派出机构对光伏发电项目运营主体和电网企业电力许可制度执行情况实施监管。
除按规定实施电力业务许可豁免的光伏发电项目外，其他并网光伏发电项目运营主体应当申领电力业务许可证。持证经营主体应当保持许可条件，许可事项或登记事项发生变化的，应当按规定办理变更手续。
第六条 国务院能源主管部门及其派出机构按照有关规定对光伏发电电能质量情况实施监管。
光伏发电并网点的电能质量应符合国家标准，确保电网可靠运行。
第七条 国务院能源主管部门及其派出机构对光伏发电配套电网建设情况实施监管。
接入公共电网的光伏发电项目，接入系统工程以及接入引起的公共电网改造部分由电网企业投资建设。接入用户侧的光伏发电项目，接入系统工程由项目运营主体投资建设，接入引起的公共电网改造部分由电网企业投资建设。
第八条 国务院能源主管部门及其派出机构对光伏发电并网服务情况实施监管。
电网企业应当按照积极服务、简洁高效的原则，建立和完善光伏电站项目接网服务流程，并提供并网办理流程说明、相关政策解释、并网工作进度查询以及配合并网调试和验收等服务。
电网企业应当为分布式光伏发电接入提供便利条件，在并网申请受理、接入系统方案制订、合同和协议签署、并网验收和并网调试全过程服务中，按照“一口对外”的原则，简化办理程序。
电网企业对分布式光伏发电项目免收系统备用容量费和相关服务费用。
第九条 国务院能源主管部门及其派出机构对光伏发电并网环节的时限情况实施监管。
光伏电站项目并网环节时限按照国家能源局有关规定执行。
分布式光伏发电项目，电网企业自受理并网申请之日起25个工作日内向项目业主提供接入系统方案；自项目业主确认接入系统方案起5个工作日内，提供接入电网意见函，项目业主据此开展项目备案和工程设计等后续工作；自受理并网验收及并网调试申请起10个工作日内完成关口电能计量装置安装服务，并与项目业主按照要求签署购售电合同和并网协议；自关口电能计量装置安装完成后10个工作日内组织并网验收及并网调试，向项目业主提供验收意见，调试通过后直接转入并网运行，验收标准按国家有关规定执行。若验收不合格，电网企业应向项目业主提出解决方案。
第十条 国务院能源主管部门及其派出机构对光伏发电项目购售电合同和并网协议签订、执行和备案情况实施监管。
电网企业应与光伏电站项目运营主体签订购售电合同和并网调度协议，合同和协议签订应当符合国家有关规定，并在合同和协议签订10个工作日内向国务院能源主管部门派出机构备案。光伏电站购售电合同和并网调度协议范本，国务院能源主管部门将会同国家工商行政管理部门另行制定。
电网企业应按照有关规定及时与分布式光伏发电项目运营主体签订并网协议和购售电合同。
第十一条 国务院能源主管部门及其派出机构对电力调度机构优先调度光伏发电的情况实施监管。
电力调度机构应当按照国家有关可再生能源发电上网规定，编制发电调度计划并组织实施。电力调度机构除因不可抗力或者有危及电网安全稳定的情形外，不得限制光伏发电出力。
本办法所称危及电网安全稳定的情形，应由国务院能源主管部门及其派出机构组织认定。
光伏发电项目运营主体应当遵守发电厂并网运行管理有关规定，服从调度指挥、执行调度命令。
第十二条 国务院能源主管部门及其派出机构对电网企业收购光伏发电电量的情况实施监管。
电网企业应当全额收购其电网覆盖范围内光伏发电项目的上网电量。因不可抗力或者有危及电网安全稳定的情形，未能全额收购的，电网企业应当及时将未能全额上网的时间、原因等信息书面告知光伏发电项目运营主体，并报国务院能源主管部门派出机构备案。
第十三条 国务院能源主管部门及其派出机构对光伏发电并网运行维护情况实施监管。
并网光伏电站项目运营主体负责光伏电站场址内集电线路和升压站的运行、维护和管理，电网企业负责光伏电站配套电力送出工程和公共电网的运行、维护和管理。电网企业安排电网设备检修应尽量不影响并网光伏电站送出能力，并提前三个月书面通知并网光伏电站项目运营主体。
分布式光伏发电项目运营主体可以在电网企业的指导下，负责光伏发电设备的运行、维护和项目管理。
第十四条 国务院能源主管部门及其派出机构按照有关规定对光伏发电电量和上网电量计量情况实施监管。
光伏电站项目上网电量计量点原则上设置在产权分界点处，对项目上网电量进行计量。电网企业负责定期进行检测校表，装置配置和检测应满足国家和行业有关电量计量技术标准和规定。
电网企业对分布式光伏发电项目应安装两套计量装置，对全部发电量、上网电量分别计量。
第十五条 国务院能源主管部门及其派出机构对光伏发电电费结算情况实施监管。
光伏发电项目电费结算按照有关规定执行。以自然人为运营主体的，电网企业应尽量简化程序，提供便捷的结算服务。
第十六条 国务院能源主管部门及其派出机构对光伏发电补贴发放情况实施监管。
电网企业应按照国家核定的补贴标准，及时、足额转付补贴资金。
第三章 监管措施
第十七条 国务院能源主管部门派出机构与省级能源主管部门应当加强光伏发电项目管理和监管信息共享，形成有机协作、分工负责的工作机制。
第十八条 电网企业应向所在地区的国务院能源主管部门派出机构按季度报送以下信息：
1．光伏发电项目并网接入情况，包括接入电压等级、接入容量、并网接入时间等。
2．光伏发电项目并网交易情况，包括发电量、自用电量、上网电量、网购电量等。
3．光伏电站项目并网运行过程中遇到的重要问题等。
并网光伏电站运营主体应根据产业监测和质量监督等相关规定，定期将运行信息上报，并对发生的事故及重要问题及时向所在省（市）的国务院能源主管部门派出机构报告。
国务院能源主管部门及其派出机构根据履行监管职责的需要，可以要求光伏发电运营主体和电网企业报送与监管事项相关的其他文件、资料。
第十九条 国务院能源主管部门及其派出机构可采取下列措施进行现场检查：
1．进入并网光伏电站和电网企业进行检查；
2．询问光伏发电项目和调度机构工作人员，要求其对有关检查事项作出说明；
3．查阅、复制与检查事项有关的文件、资料，对可能被转移、隐匿、损毁的文件、资料予以封存；
4．对检查中发现的违法行为，有权当场予以纠正或者要求限期改正。
第二十条 光伏发电项目运营主体与电网企业就并网无法达成协议，影响电力交易正常进行的，国务院能源主管部门及其派出机构应当进行协调；经协调仍不能达成协议的，由国务院能源主管部门及其派出机构按照有关规定予以裁决。
电网企业和光伏发电项目运营主体因履行合同等发生争议，可以向国务院能源主管部门及其派出机构申请调解。
第二十一条 国务院能源主管部门及其派出机构可以向社会公开全国光伏发电运营情况、电力企业对国家有关可再生能源政策、规定的执行情况等。
第二十二条 电网企业和光伏发电项目运营主体违反本办法规定，国务院能源主管部门及其派出机构可依照《中华人民共和国可再生能源法》和《电力监管条例》等追究其相关责任。
电网企业未按照规定完成收购可再生能源电量，造成光伏发电项目运营主体经济损失的，应当按照《中华人民共和国可再生能源法》的规定承担赔偿责任。
第四章 附则
第二十三条 本办法由国家能源局负责解释，各派出机构可根据本地实际情况拟定监管实施细则。
第二十四条 本办法自发布之日起施行，有效期为3年。
光伏建筑一体化示范工程
世界各地出现了不少太阳能光伏建筑一体化建筑物，中国也不例外，中国在借鉴国外发达国家推行太阳能光伏建筑一体化技术经验的基础上，开始发展太阳能光伏建筑一体化建筑物。
(1)上海的一些地标性工程在建设过程中已经使用新能源系统,并注意与建筑本身融为一体。如，在虹桥交通枢纽庞大的主体建筑上，顶面和部分外立面均安装了太阳能发电装置，总量达6.5个兆瓦，竣工后，每年将为虹桥高铁客运站提供650万度清洁电力，可减少二氧化碳排放5000吨左右。
(2) 2003年，在北京市大兴区建成了一幢建筑面积达8000平方米的综合利用新能源的生态建筑示范工程，经过近一年的运行后，于2004年6月全面通过验收，被专家评议为“我国第一幢综合利用太阳能解决能源问题的建筑示范工程”。该工程中“50千瓦大型屋顶光伏并网示范电站”是国家科技部“十五”科技攻关项目。
(3)2004年，深圳建成目前亚洲最大的并网太阳能光伏电站，该光伏电站总容量1兆瓦，年发电能力约为100万度。电站设计及安装与深圳综合展馆、花卉展馆等建筑融为一体，堪称国内绿色建筑的典范。
(4)北京南站中，主站房屋面中央采光带也采用了太阳能光伏发电系统，该系统总发电量约320千瓦，可辅助解决车站的用电问题。
（5）中国首个彩色透光薄膜组件应用示范项目——天威薄膜光伏建筑一体化项目顺利通过国家级验收。该项目三个建筑安装区域组成整体的光伏发电系统，并通过将太阳能发出的直流电逆变为380伏/50赫兹的交流电压，并入公司内部电网，实现系统即发即用，就近使用。
上述光伏建筑一体化建筑的设计和建成，对于中国在更多城市建筑中推广光伏建筑一体化的用能模式具有明显的示范意义，对于广大的农村地区推广这种太阳能利用方式也具有借鉴意义。
云端．国外太阳能利用状况[J]．建筑，2008，（5）
．网易[引用日期]
．中国城市低碳经济网[引用日期]
周篁. 美国有关可再生能源和节能情况考察报告. 可再生能源,): 98-101
王斯成. 我国光伏发电有关问题研究. 中国能源,2007, (2):7-11
冯垛生. 太阳能发电原理与应用. 北京:人民邮电出版社, 2007
．分布式发电[引用日期]
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