文档介绍：太阳能光伏—建筑一体化(BIPV)的研究进展
随着2005年2月16号限制各国排放工业废气以控制全球气候变暖的《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。
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[2]。
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 光伏发电系统[1]
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[1]
(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[1]
(白天,多余的电流将流入电网,计量表会倒转)
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。
BIPV的优越性
1)可原地发电、原地使用,减少电流运输过程的费用和能耗
2)避免了放置光电阵板的额外占用宝贵的建筑空间与建筑结构合一,省去了单独为光电设备提供的支撑结构
3) 使用新型建筑维护材料,节约了昂贵的外装饰材料(玻璃幕墙等),减少建筑物的整体造价,且使建筑外观更有魅力
4) 因日照处在高压电网用电高峰期,BIPV系统除保证自身建筑内用电外,还可以向电网供电,舒缓了高峰电力需求,解决电网峰谷供需矛盾,具有极大的社会效益;
5) 杜绝了由一般