摘要：  太阳能电池板通常是统一的标准长方形，多晶硅通常为深蓝色，造型也相对固定，但在现代建筑中，异型太阳能发光组件对建筑的造型美观和使用方面有着重要的作用。研究了上海世博会中两个现代光伏建筑一体化建筑中异型太阳能发光组件的应用，分析了异型太阳能发电组件在光伏建筑的应用前景。

关键字：  光伏，  太阳能，  光伏建筑一体化

光伏是最可信赖的可再生能源技术之一。光伏的意义在于直接在现场把太阳能转化为电能，不用担心对环境的危害，没有噪音，没有污染，不用消耗资源。在光伏技术越来越广泛的商业化使用过程中，光伏与建筑的一体化是最重要的应用领域和市场。

光伏建筑一体化BIPV(building-integratedphotovoltaics)是用光电材料去替代常规的建筑材料，作为建筑外表皮，比如屋顶，天窗或者是立面。它们正在快速地被结合到新建筑的建设和老建筑的改造中，作为一种主要的或辅助的电力来源。光伏模板充当着建筑表皮的双重角色：代替传统建筑外部材料和作为发电设备。

太阳能电池板通常是统一的标准长方形，多晶硅通常为深蓝色，造型也相对固定，在安装的过程中容易实现标准化，如图1所示。但是由于常规太阳能电池只有做成统一的颜色和形式才能保证较高的转换效率.因此，在常规太阳能电池应用于建筑物的过程中往往就会面临要么牺牲建筑物的外形美观，要么牺牲光伏系统的发电效率的两难困境。光伏建筑一体化的概念需要新的内涵。它必须考虑光伏组件与环境和建筑的协调性。

本文对两个新型的现代化光电建筑进行分析，研究异型太阳能发电组件在现代光电建筑中的应用，也对光伏建筑一体化提出新的要求。

1异形光伏组件在世博会主题馆光电一体化中的应用

以上海世博会主题馆为例：屋面铺设大面积的太阳能板，采用了并网发电的方式运行，将太阳能所产生的发电传入城市电网之中。世博会主题馆拥有着世界上最大的单体面积太阳能板屋顶，面积高达30000m2，发电总量每年可以达到280万度，能够满足四千户家庭一年用电总量，可以减少每年CO2排放量超过2500吨。同时是目前太阳能板覆盖率最高的一个建筑单体。

世博会主题馆采用光伏建筑一体化组件技术，建筑技术与太阳能技术结合，包括大面积异形光伏组件、防水型光伏组件、透光式光伏组件等多种形式，在大型光伏建筑一体化系统工程技术的应用等方面也有创新研究：主要技术包括高效组合及大功率逆变技术，大型光伏建筑可靠性方面的控制技术等。

建筑被称为凝固的音乐，上海世博会主题馆能够符合整个园区建筑的“韵律”。上海世博会主题馆采用的菱形设计方案，能够做到与建筑肌理相吻合。采用铺设的多晶硅光伏组件的颜色是深蓝色，与建筑总体颜色能够相符。建筑中庭的屋顶是透光型的双玻璃组件，因此，在日照比较充分的白天，主题馆内的照明设施不需打开。

上海世博主题馆的屋顶设计方式，创意取自于弄堂式屋顶的肌理，是上海的建筑特色，犹如海面的碧波。而标准的电池板通常是长方形的，世博主题馆的屋顶采用了大量的电池组件，铺出一层层菱形的“碧海微波”的效果，组件形状不规则，产生的电量和电压也不同于常规，在电池的串联并联等方式上都采取了新的思路。世博主题馆屋面的构造形式为双层构造，下层的屋面用来解决建筑方面的保温、采光和防水等必要的问题，太阳能光伏组件，布置在上层，屋面采用菱形力图求得建筑功能与形式上的结合，进而达到太阳能光伏建筑一体化的设计目的。

世博主题馆的设计过程中，异型光伏发电组件到了重要的作用，对现代光伏建筑一体化的设计也开辟了新的方向，将太阳能板作为建筑装饰的一部分，在光伏建筑中不仅提高发电效率，提高能源的吸收和使用，同时也要对建筑的外形美观负责。

2异型光伏组件在法国阿尔萨斯案例馆水幕光电幕墙中的应用

法国阿尔萨斯案例馆原型是法国阿尔萨斯布克斯韦尔高中的太阳墙，是通过太阳能达成节能环保并且实现室内舒适性的一个建筑范例。“太阳墙”在法国阿尔萨斯在当地的应用主要是在冬季的供暖，世博会中又考虑到了上海的气候特点，上海夏季潮湿且高温，案例馆增添了夏季的功能。

玻璃幕墙共有外层、中间层和内层三个层面，外层为太阳能电板和第一层玻璃，中间层是个空气层，能够实现可开可闭的功能，内层还是玻璃，玻璃上面有流水，形成了水幕玻璃。冬天状态下关闭内层和外层的玻璃窗，使得中间层形成了空气密闭层，通过阳光的照射，以及光电的制热形式，密闭层里的空气得到加热，持续地给楼内各个层面循环供暖;夏天状态下打开外层的玻璃进行通风，通过水泵供水，冲刷内层玻璃，双管齐下，给整座建筑进行降温。此时，太阳能光电板所转化成的电能用于水泵的动力源。通过“流水”设计制造降温效果，是阿尔萨斯案例馆对世博节能节能主题的一种诠释。

通过的运用水源降温、太阳能发电等现代技术，法国阿尔萨斯案例馆有效实现了冬暖夏凉。这幢金属钢架结构的建筑并不如传统建筑般四四方方，从远处看来，是与地面呈一定少许倾斜的角度。它的纵剖面从侧面看，接近于平行四边形。建筑的主要看点是南立面部分南立面斜面分为两部分，一部分是玻璃幕墙，另一部分是植物“绿墙”，被青枝绿叶覆盖。

法国阿尔萨斯案例馆的夏季模式：通过太阳能电池板产生的电能作为水泵的动力源，此时中间空气层玻璃向室外方向开放，让水幕表面从上向下流动的水来带走室内的热量;最外层的玻璃需打开用于通风;经位于屋顶的水泵进行抽送，产生的水幕以48m3小时的流动速度从内层玻璃表面流过，同时太阳能板产生的阴影也有降温作用，从三个方面来降低中间空气层的温度，进而达到给整栋建筑降温的综合作用。通常认为玻璃结构幕墙是造成现代建筑夏天“温室效应”的主要原因，但在法国阿尔萨斯案例馆，玻璃幕墙却是使整幢建筑实现冬暖夏凉的重要因素。

法国阿尔萨斯案例馆的的冬季模式：在冬季寒冷的条件下，馆外的太阳能电池板提供的能源变为室内空调的动力源，与此同时中层取消水墙设备，关闭内外层全部玻璃窗，中间层在冬季状态下是一个密闭空气层。密闭空气层内的空气通过阳光照射以及太阳能光电板加热后温度升高，可以将层内空气通过风机传到室内的各个房间，持续的给各个楼面供暖。

法国阿尔萨斯案例馆的所采用的太阳能光伏发电板面积约为72.2平方米，发电总量6600瓦，世博开园以来的法国阿尔萨斯案例馆运行情况已经表明，在和太阳能水幕的联合作用下，虽然太阳能总发电量还不能完全满足这幢建筑的所有电能，本建筑室内的空调能耗比相同规模的建筑少了很多。因此阿尔萨斯案例馆出色的将成为建筑生态可持续发展的一个典范。

光热还是光电?我国太阳能建筑方面的产业该如何进一步的发展?这个问题太阳能学术界和相关行业争论的焦点之一，光电建筑和光热建筑本身目的是一致的，两者皆是为了保护环境、节约能源。光电建筑是将光能转换为电能来解决建筑所需能源问题，光热是将光能转换为热能的来解决建筑所需能源问题，建筑与太阳能技术的结合，需要光电技术的同时也需要光热技术。阿尔萨斯馆将“光电”和“光热”分别用在夏季和冬季两种模式，同一个建筑中体现了光热和光电的有机结合。

在阿尔萨斯馆的设计中，异型太阳能光伏组件的使用实现了光电和光热建筑的有机结合，采用了非晶硅太阳能光伏组件，由于非晶硅电池片具有可多样性加工，可通过激光加工成点状、布纹状等.还可根据透光率高低，来确定点状密度、布纹状疏稀度等。另外非晶硅电池片具有可切片的优点，可将非晶硅电池片裁成一条条窄片、通过加工嵌人中空玻璃内腔中。形成百叶窗状，阿尔萨斯馆采用的就是这种形式。

此外还可将百叶状角度调整与不同纬度地区太阳结交成垂直而提高太阳能转换串，中空玻璃具有保温节能作用百叶片状能阻止太阳光直射而产生的辐射热.进步一步达到节能效果，又不影响室内采光，又不影响外立面装饰效果。

3结论

从以上分析可以看出，不同形状的太阳能建筑光伏组件在建筑物上发展具有各自的特点，既能达到功能最大化，又能满足建筑外形美观和功能实用要求。随有太阳能光伏发电产业的技术不断成熟及商业化市场增长，促使光伏发电产业成本的不断降低，异型太阳能光伏组件的设计和发展也具有更广阔的空间。