隨著建筑
新材料、新技術(shù)及相關(guān)產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，
建筑幕墻行業(yè)也有了迅速發(fā)展，
建筑設(shè)計(jì)師們奇思妙想設(shè)計(jì)出越來(lái)越多功能及形式的建筑幕墻。而
光電幕墻作為
光伏建筑一體化(
BIPV)建筑的一種體現(xiàn)，是
光伏應(yīng)用形式中更接近人類(lèi)生活的一種，是綠色
節(jié)能環(huán)保理念的體現(xiàn)。
光電幕墻建筑的
太陽(yáng)能電池板是建筑外
圍護(hù)結(jié)構(gòu)的一部分，既可以遮風(fēng)擋雨，又可以發(fā)電。如果將
太陽(yáng)能電池板拆除，此建筑將失去遮風(fēng)擋雨的功能；而獨(dú)立光伏建筑（BAPV）是
太陽(yáng)能電池組件通過(guò)
支架安裝在原先建好的建筑結(jié)構(gòu)、圍護(hù)上，拆除此建筑上的
光伏組件并不會(huì)影響原有建筑的基本功能；另外還有更多不同于光伏建筑的專(zhuān)業(yè)
光伏發(fā)電系統(tǒng)，均不在本文章討論之內(nèi)。
光電幕墻作為建筑幕墻的一種深化表現(xiàn)形式，出現(xiàn)了多種多樣的形式，
采光頂：采光比較理想，發(fā)電效率較高；幕墻立面：示范效果好，形式多樣，美觀；
遮陽(yáng)板：既遮擋陽(yáng)光，又發(fā)電補(bǔ)充能源；護(hù)欄和地板：充分利用空間，安放簡(jiǎn)單方便。
光電幕墻建筑中，我們可通過(guò)相關(guān)設(shè)計(jì)將接線盒、旁路二極管、連接線等隱藏在幕墻結(jié)構(gòu)中，在玻璃面上能夠通過(guò)調(diào)整電池片的排布或采用穿孔硅電池片來(lái)達(dá)到特定的
透光率，當(dāng)然，光伏組件的透光率越大，電池片的排布就越稀疏，其發(fā)電功率也會(huì)越小（
單晶硅和
多晶硅本身不透光，主要依靠電池之間的間隙透光，設(shè)計(jì)時(shí)要從兩種常用電池規(guī)格中選擇―種，并進(jìn)行排列；
非晶硅的透光能力也較弱，一般也在電池之間預(yù)留間隙透光）。光電幕墻建筑中使用的雙玻璃光伏組件，為兩片
鋼化玻璃，中間用
PVB膠片復(fù)合
太陽(yáng)能電池片組成復(fù)合層，電池片之間由導(dǎo)線串、并聯(lián)，通過(guò)匯流帶引入接線盒形成所需
構(gòu)件。鋼化玻璃的厚度按照國(guó)家建筑規(guī)范和幕墻規(guī)范，經(jīng)嚴(yán)格的力學(xué)計(jì)算得出。而組件中間的
PVB膠片有良好的
粘結(jié)性、
韌性和
彈性，具有吸收沖擊的作用，可防止沖擊物穿透。即使玻璃破損，碎片也會(huì)牢牢粘附在PVB膠片上，不會(huì)
脫落及四散傷人，從而使可能產(chǎn)生的危害降至最低，提高建筑物的安全性。應(yīng)該通過(guò)通風(fēng)、改善光電幕墻組件的散熱狀況，降低電池片溫度，減少組件的效率損失及降低熱量向室內(nèi)的散失，以提高光電轉(zhuǎn)換效率。
光電幕墻中的光電一體化系統(tǒng)一般分為四大部分:
光伏電池系統(tǒng)、控制系統(tǒng)、蓄電池組和支撐結(jié)構(gòu)系統(tǒng)。光伏電池系統(tǒng)通常采用
晶體硅或
薄膜材料加工而成，是
光伏系統(tǒng)中最關(guān)鍵的技術(shù)，使用壽命為20～30年。市場(chǎng)上生產(chǎn)和使用的光伏電池以晶體硅材料為主，晶體硅約占光伏電池總量的90%，主要有單晶硅電池和多晶硅電池，單晶硅光電轉(zhuǎn)換平均效率約為15～18%，多晶硅的平均效率約為12～15%，目前市場(chǎng)價(jià)格約在每瓦14～16元。
薄膜電池材料主要有三種:非晶硅(a-Si)（具有弱光發(fā)電能力）、銅銦硒(CIS，CIGS)和碲化鎘(CdTe)，光電轉(zhuǎn)換平均效率約為5～8%，目前市場(chǎng)價(jià)格一般在每瓦12～14元之間。由于弱光效應(yīng)和
溫度系數(shù)效應(yīng)兩個(gè)因素影響，在立面
光伏幕墻方面，相同功率非晶硅光伏幕墻比晶體硅光伏幕墻多發(fā)15～20%的電量。
光伏電池的串聯(lián)數(shù)量主要與初定的系統(tǒng)有關(guān)，常用的系統(tǒng)電壓有DC12V，DC24V，DC36V和DC48V四種。光伏電池串聯(lián)后的開(kāi)路電壓要考慮
太陽(yáng)輻射的不
穩(wěn)定性和線損，一般比系統(tǒng)略高，可達(dá)系統(tǒng)電壓的1.5倍。光伏電池串聯(lián)后的并聯(lián)數(shù)量主要取決于蓄電池或逆變器的功率，一般應(yīng)選擇功率較大的蓄電池或逆變器，并盡量縮短與光伏電池之間的距離。
光電幕墻在實(shí)際應(yīng)用中，應(yīng)該充分考慮到由于光伏電池在工作時(shí)接受陽(yáng)光、吸收熱量等因素，將在周?chē)鷧^(qū)域產(chǎn)生較大的溫度效應(yīng)，將會(huì)對(duì)幕墻室內(nèi)環(huán)境有一定影響，從而會(huì)在一定空間、一定程度上影響幕墻的綜合性能，同時(shí)若不能有效地對(duì)此局部進(jìn)行通風(fēng)降溫（如封閉層間處、屋頂?shù)龋员３诌m當(dāng)?shù)沫h(huán)境溫度，將可能使得光伏電池系統(tǒng)出現(xiàn)無(wú)法穩(wěn)定、有效地工作運(yùn)行現(xiàn)象。
國(guó)外特別是歐洲光伏系統(tǒng)裝機(jī)容量以每年45%～60%的速度遞增，同時(shí)也涌現(xiàn)出一大批光伏建筑藝術(shù)品。國(guó)內(nèi)這些年在主要及沿海一些大城市代表項(xiàng)目中也有光電幕墻、采光頂?shù)刃问綉?yīng)用。
早期案例：
香港圣保羅小學(xué)光伏采光頂采用明框
玻璃幕墻的結(jié)構(gòu)形式，總面積為82平方米，系統(tǒng)總發(fā)電功率為7.9千瓦，由65片雙玻璃光伏組件構(gòu)成，采用156毫米×156毫米高效晶體硅電池片，安裝方向?yàn)闁|南偏南。
南玻大廈光電幕墻總面積59平方米。該光伏系統(tǒng)包含兩個(gè)子系統(tǒng)，總?cè)萘繛椤?000瓦，并網(wǎng)光伏系統(tǒng)容量為～5000瓦。
方大大廈光電幕墻采光頂系統(tǒng)～100平方米，電池采用多晶硅，設(shè)計(jì)峰值發(fā)電功率為10.8kwp，平均光電轉(zhuǎn)換率14%，輸出頻率為50±0.5HZ，電壓220± 10%。該幕墻所發(fā)電量主要提供南北兩側(cè)樓梯間及地下車(chē)庫(kù)照明，02年到目前系統(tǒng)運(yùn)行穩(wěn)定。
近期案例：
無(wú)錫尚德研發(fā)大樓及康樂(lè)中心項(xiàng)目：建筑地上7層，幕墻總高為37米，光電幕墻面積為6900平方米。采用156mm×156mm多晶硅電池片。工程項(xiàng)目包括研發(fā)大樓和康樂(lè)中心，研發(fā)大樓共用規(guī)格為2000×1120太陽(yáng)能電池組件1525片，系統(tǒng)裝機(jī)功率為411.7kWp。康樂(lè)中心共用規(guī)格為2185×1120太陽(yáng)能電池組件1027片，系統(tǒng)裝機(jī)功率為297.8kWp，總裝機(jī)容量為710kWp，預(yù)計(jì)年發(fā)電量為66.7萬(wàn)kWh。
上海越洋廣場(chǎng)項(xiàng)目：光電幕墻安裝面積為150㎡，每塊太陽(yáng)能電池組件由48片156mm×156mm
多晶硅太陽(yáng)能電池組成，系統(tǒng)由126塊太陽(yáng)能電池片組成，系統(tǒng)日發(fā)電量為57.56kWh，年發(fā)電量為2.1萬(wàn)kWh。
深圳拓日產(chǎn)業(yè)園（12層建筑）項(xiàng)目：光電幕墻工程面積：2200㎡。其中屋頂單晶硅光伏電站系統(tǒng)裝機(jī)容量為300kWp，雙結(jié)非晶硅
光電玻璃幕墻面積約1500㎡，系統(tǒng)裝機(jī)容量為80kWp，峰值功率為100kWp。
沈陽(yáng)恒隆地產(chǎn)有限公司大樓項(xiàng)目：屋面太陽(yáng)光電（BIPV）結(jié)構(gòu)系統(tǒng)，工程面積：～2000㎡，單晶硅光伏電站系統(tǒng)總裝機(jī)容量為216.26kWp，年平均發(fā)電量～33萬(wàn)kWh。
上海
世博會(huì)主題館項(xiàng)目：屋面太陽(yáng)光電系統(tǒng)，工程面積：～30000㎡，裝機(jī)容量：257kWp，年發(fā)電量～25萬(wàn)kWh，另外中央國(guó)家機(jī)關(guān)七大部委辦公樓、江蘇無(wú)錫機(jī)場(chǎng)航站樓，國(guó)家環(huán)保總局履約中心大樓、河北保定電谷錦江國(guó)際大酒店等基本是在屋面采光頂部位不大面積內(nèi)應(yīng)用太陽(yáng)光伏電源系統(tǒng)。
因立面光電幕墻由于光伏陣列安裝在垂直幕墻面上，偏離了最佳安裝角度，所以太陽(yáng)能電池板的
輸出功率偏低。正因?yàn)榘l(fā)電效率低，組件成本高，導(dǎo)致了整體的發(fā)電成本偏高，因此不適合大面積的鋪設(shè)。這些年光伏系統(tǒng)的推廣和運(yùn)用的困難主要有以下兩點(diǎn)：一是光伏系統(tǒng)的造價(jià)較高，晶體硅電池的光伏系統(tǒng)工程每平米造價(jià)約為4000～6000元，
薄膜電池的光伏系統(tǒng)工程每平米造價(jià)約為2000～3000元，在光伏電池的有效使用年限內(nèi)一般無(wú)法回收成本；二是發(fā)電成本遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于市電成本，建設(shè)方一般難以接受。
太陽(yáng)能發(fā)電設(shè)備的發(fā)電成本，由設(shè)備初投資和利息加運(yùn)行維修費(fèi)，按運(yùn)行壽命20年，每年日照時(shí)數(shù)所發(fā)出的電量分?jǐn)偅涂捎?jì)算出每度電（kW•h）的發(fā)電成本。太陽(yáng)能發(fā)電設(shè)備運(yùn)行中不消耗燃料，在運(yùn)行壽命20年期間，除蓄電池外，基本上不需要維修，因此發(fā)電成本主要決定于設(shè)備初投資和利息。太陽(yáng)能發(fā)電設(shè)備的投資大致分為太陽(yáng)能電池矩陣占60%，逆變器占15%，蓄電池占15%，其他為10%，其中太陽(yáng)能電池價(jià)格是主要因素。
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