摘要：近些年来，生态环境日益恶化以及能源供应短缺问题已经成为当前人们高度关注的社会话题。随着社会经济水平的不断提升，促进了建筑行业的稳定发展。那么，在该行业的持续发展中会消耗大量的能源和资源，建筑企业将会面临着资源匮乏的问题，因此，为了使该问题能够得到有效的缓解，就应对现代科学技术成果进行合理运用，比如太阳能光伏技术，该技术相对于其他技术比较成熟，并得到了建筑行业的广泛运用和推广。

关键词：太阳能光伏技术;建筑;应用与设计

引言

随着全球温度的不断上升以及能源资源数量的减少，节能减排、保护生态环境成为当前全球共同追求的目标之一。电能作为日常生活、工业生产中不可或缺的基础能源，传统的发电模式不仅要消耗大量化学燃料，同时还会排放出大量的污染物。因此，新能源的使用能够解决能源不可再生，实现自然资源利用，最为常见的自然资源有风能、太阳能、水能等。将太阳能和建筑一体化是近年来的流行趋势，不仅实现了能源的采集，而且充分利用建筑物外层空间。

1光伏建筑一体化的优点

（1）减少污染。太阳能光伏建筑一体化是把太阳能转化成电能，在这转化过程中对环境的危害微乎其微。太阳能是一种清洁型的可再生能源，并且它具有可再生性，完全不用担心太阳能资源枯竭问题。（2）节约能源。光伏板把吸收的太阳能转化成电能，一方面有效减少墙体所吸收的热量，另一方面它能够有效降低室内空调的冷负荷，既节省了能源，又利于保证室内的空气品质。同时太阳能被最大限度地吸收，整个城市的温度也会有所降低，所以能够减少城市热岛效应。（3）节约土地。光伏建筑一体化并不会占用土地。光伏板一般安装在建筑屋顶、外墙上，或者直接作为采光顶、玻璃幕墙、建筑构件使用，这样就不需要额外占用土地。（4）节约建材。太阳能光伏建筑一体技术更多的是将太阳能光伏板代替建筑的构件进行使用，这必将大大减少建筑材料的使用，在满足建筑自身功能使用的同时，又能产生能源，可谓一举多得。（5）即发即用。独立光伏发电系统把转换的电能储存在蓄电池里面，再供负载使用，与有无外网无关，不需要架设输电线路，非常适用于偏远山区、海岛、沙漠、边疆等无电地区。光伏建筑能够做到原地发电，原地使用，同时减少了电力输送损耗的电能;（6）随处可建。光伏建筑不仅仅适用于偏远无电地区，城市也同样适用。同时与其他可再生能源相比，光伏发电都显示出它独特的优势，比如和风力发电相比，它没有噪声和共振问题;和地热相比，它没有冬夏平衡和地域地质选择的问题;和水力发电相比，不用评估它对地质环境造成的影响。

2太阳能光伏技术在建筑中的应用与设计

2.1光伏建筑一体化（BIPV）

就光伏建筑一体化而言，它主要由采光顶、幕墙以及构件三部分组合而成的。对于光电采光顶，它就是把太阳能光伏板运用到屋面上，需要确保光伏板有着良好的透光性能。通常情况下，透光率大约在10%到50%之间;对于光伏幕墙，就是把太阳能光伏板当做建筑的玻璃幕墙，需要确保太阳能光伏板具有良好的发电性能，虽然它与传统的玻璃幕墙有着相同的构造，但它可以把太阳能转化为电能;对于光伏构件，就是把光伏板当做构件应用到建筑中，比如遮阳构件、围护构件、栏杆等，这样一来，不仅可以起到了美观的作用，而且还节省了大量的建筑构件。

2.2光伏发电效率及配套系统

在光伏建筑一体化设计过程中，首先根据对该工程所需要输出的电能功率进行计算，确定发电效率，并结合需要根据自身建筑结构以及对光伏发电功率的要求来确定最终的配套系统，主要包括光伏发电矩阵、光伏组件以及发电系统。在设计光伏方阵和光伏组件时，需要从建筑的融合性以及自身采光性两个方面出发：①要确保最终安装的光伏方阵和建筑自身的墙体颜色、板块大小基本一致，避免降低建筑美观性;②需要考虑其采光能力、安装时的朝向以及倾角以及自身功率、型号等。

2.3光伏建筑设计方法

一座完美的光伏建筑应该满足建筑的节能、环保、安全、美观和经济实用的总体要求。（1）资源分析。从基地环境开始，对基地所在区域的地理气候条件及太阳能分布情况进行分析，可以采用计算机模拟的方法进行环境模拟分析，根据分析结果再决定是否选用光伏建筑一体化，常用的软件有Ecotect（生态建筑大师）和Googlesketchup（三维草图大师）。（2）规划条件。根据资源分析结果，最大化利用基地资源，考虑基地的周边环境条件，根据太阳能辐射分析的结果选用太阳能资源良好的部分进行建筑布局，尽量避开或远离遮荫物。确定建筑朝向、间距、群体组合方式以及空间环境。（3）方案设计。对场地规划完成后，进行建筑设计。合理安排建筑功能，合理设计建筑外观，并且确定光伏系统的种类、负荷性质，系统运行方式等等。（4）技术集成。应当结合相应的建筑选用不同类型、透光率、颜色、形状、尺寸的光伏构件，尽量使光伏系统融入建筑中，使光伏建筑融入周边环境中。再确定光伏系统的最佳倾角、方位、间距。确定光伏系统的安装规模，组件的安装位置、方法。（5）施工图设计。施工图设计包括组件与建筑的连接，结构设计，光伏系统设计，光伏系统接入设计，其他电气设计，暖通设计，给排水设计等等。一门需要多专业配合的学科，至少包括了：建筑、结构、机械、电气，缺一不可。所以对于学科交叉的技术，需要很多工作人员进行交流配合。

3太阳能光伏发展的趋势

3.1提高建筑光伏发电面积

大量的建筑屋顶都是没有得到充分的利用，应建立与建筑相结合的并网光伏系统，主要形式是城市并网发电的屋顶并网光伏系统。在我国东部沿海经济发达地区，用电量大，对光伏发电能力需求强。目前，我国光伏产业主要集中在东部省份，光伏产业对当地经济的发展起着重要作用，在城市建设屋顶并网发电系统（BAPV）及光伏建筑一体化集成光伏系统（BIPV），对于城市的供电与节能起到很好的作用。

3.2降低光伏电池材料的应用成本

对于光伏材料的应用，有必要降低硅材料的应用价格。目前使用的太阳能电池材料主要是硅材料，其中多晶硅材料投资较大，市场风险也相对较高。因此，要研究硅材料的净化技术，采用各种新技术，在保证电能相同的基础上减少硅材料的用量。其中，使用薄膜电池在效率和成本上的提升空间较大，多晶硅价格上涨，这在一定程度上增加了薄膜电池的成本优势。通过有关的研究发现，砷化镓电池的转化率达到25%，太阳能光伏电池组件的使用寿命较长，一般可以达到30年之久。我国太阳能光伏发电系统的应用效率高，成本相对较低，需要从政策方面加强对光伏发电的支持，开发国内市场，推进产品的更新和升级。

结语

太阳能光伏发电技术作为新时代的产物，顺应了绿色、环保、节能的发展趋势，并且该技术在绿色建筑与节能建筑的设计和施工中得到了建筑企业的重视和应用，不仅可以满足社会可持续发展的需求，而且还解决了资源短缺的问题。由于太阳能光伏发电技术具有成本回收周期长的特点，所以该技术在实际的应用中，会导致成本大幅度的上升。因此，需要相关部门进一步完善政策体系，鼓励建筑企业对太阳能光伏发电系统进行有效应用，并且还需要相关的技术人员对该技术进行深入研究和分析，在提升太阳能光伏发电系统的运行效率的同时，使运行成本得到有效降低，进而确保太阳能光伏发电技术能够得到大力推广。

参考文献

[1]贾海涛，王健.太阳能热水系统与光伏系统节能比较分析[J].住宅科技，2018，38（08）：55-57.

[2]刘陇刚，杨振英.太阳能光伏发电技术在绿色建筑中的应用分析[J].居舍，2018（18）：175.