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趙帥北京建筑節(jié)能研究發(fā)展中心2022-03-05 17:00

本文轉自《城鎮(zhèn)建設》2021年第26期

光伏能源是一種很有發(fā)展前景的清潔能源，有助于推動可持續(xù)城市的發(fā)展和減緩全球變暖。在傳統(tǒng)建造中，一般光伏構件只考慮附著于建筑物上，作為"安裝型"太陽能光伏系統(tǒng)，與原有建筑功能互不干擾，各自為政進行運作。然而，隨著技術的發(fā)展，光伏構件類型日益豐富，可以取代傳統(tǒng)圍護結構材料，兼具美觀與功能性，與建筑一體化相結合，可以安裝于不同的建筑表皮，如幕墻、窗戶和陽臺等。目前，第一代和第二代光伏技術已經廣泛應用于墻、屋頂和窗戶，而第三代光伏技術正在進行嚴格地探索，以找到其潛在的適用性。為減輕集成光伏的溫度升高問題，可以采用主動和被動降溫，而被動降溫技術對建筑物本身的降溫有重要影響。此外積雪、灰塵和附近建筑物的遮擋可能是BIPV/BAPV應用的效率降低的原因所在。

BIPV；BAPV；溫度；能耗；灰塵；雪；陰影；主動式；被動式

1.1光伏建筑的必要性

由于城市化和人口的快速增長，預計2035年世界能源消費量將比1990年增長50%，這將對建筑能耗產生影響。目前，由于制熱、制冷和人工照明等負荷，全球建筑耗能占化石燃料能耗的40%。此外，發(fā)電過程中排放的污染氣體也對環(huán)境造成很大的影響。紐約、舊金山、東京、香港等特大城市建筑業(yè)的能源消耗和溫室氣體排放甚至遠高于其交通部門。國際目標是將所有高耗能建筑轉變?yōu)榱隳芎幕騼袅隳芎慕ㄖ?，采用綠色能源替代化石燃料。在歐洲，為了實現這一目標，在2020年底新建建筑按照零耗能標準修建。在英國，政府制定到2050年國家排放量減少80%的目標。在亞洲，日本規(guī)定到2020年所有新建公共建筑和2030年所有新建住宅建筑應為零能耗。在美國，到2020年新建住宅應為零能耗，到2030年新建商業(yè)建筑應為零能耗。為實現這一目標，應通過使用節(jié)能建筑圍護結構來減少建筑的一次能源使用。

光伏技術是通過利用豐富的、取之不盡、清潔的太陽能發(fā)電產生良性能源的技術。至2018年底，全球光伏容量超過500GW。全球光伏技術市場預計將以1.7%的年復合增長率增長，從2019年的421億美元增長到2024年的467億美元。在歐洲，到2020年通過安裝1500 GWp的光伏發(fā)電廠生產1400 TWh的電能，可滿足40%的電力需求，該發(fā)電廠需要22000 km2的底層建筑面積、40%的現有建筑屋頂和15%的建筑立面。在建筑物中使用光伏裝置取代建筑物的實際恒載（即墻壁、混凝土屋頂等），消除化石燃料消耗，產生建筑能源，進而提供無污染環(huán)境。此外，通過替換不透明的建筑立面來引入采光，從而為辦公樓節(jié)省50–80%的人工照明、11%的冷負荷和13%的電力消耗。在玻璃、鋼和其他普通覆層材料上添加光伏，只會增加2-5%的額外成本?，F在通過建筑集成（BI）或建筑附著（BA）光伏技術，可以將光伏納入建筑中。

光伏建筑一體化（BIPV）是將光伏集成在建筑上，建筑集成光伏是作為建筑的一個組成部分，用光伏替代傳統(tǒng)的建筑材料或外殼，如屋頂、窗戶、中庭和遮陽構件等部位，同時生產電力Error: Reference source not found。玻璃型半透明型BIPV結構具有更廣泛的應用潛力，因為它能夠將自然采光引入建筑室內空間，控制太陽能增益，并提供從室內到室外的視野。同時半透明型BIPV也有希望應用于大型玻璃幕墻建筑。

BIPV現場生產清潔能源，減少了輸配電損耗，由于缺少活動部件，因此在運行過程中不會出現危險。BIPV可以維持白天的照明，控制熱傳導和發(fā)電。其性能主要取決于當地的氣象條件、傾斜角度和材料類型。為了從BIPV系統(tǒng)獲得電力，需要一個轉換器將直流電（DC）轉換為交流電（AC），用于建筑和電網。BIPV系統(tǒng)的主要組成部分是由光伏電池制成的光伏器件。BIPV系統(tǒng)其他必要組件為平衡系統(tǒng)（BOS），包括逆變器、存儲設備（電池）、控制開關、電線和支撐結構。

由于光伏的發(fā)展，目前一些研究學者已進行了廣泛的研究。Tripathy等人回顧并提出建筑圍護結構產品的最新技術及其性能以及國際標準和試驗條件，這表明屋頂集成BIPV對于不間斷吸收太陽輻射是有利的。在考慮生命周期的情況下，與其他光伏技術相比，單晶光伏產生的溫室氣體要高得多。Biyik等人從發(fā)電量、額定功率、效率、類型和性能評估方法等方面對BIPV及其應用的熱調節(jié)進行了調查。另一項BIPV和BIPVT調查表明，BIPVT系統(tǒng)是未來能源消耗較少的建筑應用。Seretta等人對城市地區(qū)建筑能源需求和BIPV改造率的進行了文獻綜述，并預測這兩個學科可以融合在一起，多功能BIPV元件可以提高建筑的能源性能，并在城市環(huán)境中利用太陽輻射發(fā)電。

本文綜述了BIPV的發(fā)展史、優(yōu)點、面臨的問題與挑戰(zhàn)，以及解決這些問題的方法和潛在的未來應用等方面。

光伏技術至今已發(fā)展了三代，其中第一代和第二代已經用于BIPV，BAPV應用，第三代正在探索其集成應用方面的潛能。

2.1第一代晶體硅光伏電池（單晶硅和多晶硅太陽能電池）

晶體硅（c-Si）光伏電池由硅片制成，可分為單晶硅/單晶硅（m-Si）和多晶/多晶硅（p-Si）。c-Si光伏技術成熟、無毒、豐富且具有長期性能。

2.2第二代薄膜技術（非晶硅薄膜電池和多晶硅薄膜電池）

碲化鎘（CdTe）、硫化銅銦硒化鎵（Cu（In，Ga）Se2，CIGS）和非晶硅（a-Si）是第二代光伏技術，與晶體硅太陽能電池相比，具有較低的制造成本和較低的溫度系數。然而，與晶體硅光伏電池相比，太陽能-電轉換效率較低，長期戶外暴露后性能下降是使用該技術的重大障礙。輻照度、光譜、入射角、環(huán)境溫度和風速對薄膜技術性能的影響也與c-Si技術類似；但是，與c-Si技術相比，溫度依賴性較弱。這些技術比單晶或多晶吸收太陽光譜的效率更高，僅使用1–10μm的活性材料。

太陽能生產能量效率接近卡諾極限或達到95%。然而，由于肖克利奎伊瑟極限（S-Q極限）的制約，第一代和第二代太陽能電池理論轉換率僅為31%。單p-n節(jié)電池的剩余能量會以熱的形式流失。第三代太陽能電池不受這種S-Q極限。第三代太陽能電池是通過高效轉換效率產生低成本電力。其主要類型有模仿光合作用原理的染料敏化太陽能電池、利用鈣鈦礦型的有機金屬鹵化物半導體作為吸光材料的鈣鈦礦太陽能電池、以有機半導體作為實現光電轉換的活性材料的有機光伏電池等。

光伏電池對比分析如下（表1）：

3.1高溫下光伏性能退化

光伏電池將入射光的某一波長轉化為電能，而其余的則作為熱量散失。只有15-20%入射的太陽能轉化為電能，其余均轉化為熱量，從而導致光伏板發(fā)熱。c-Si、a-Si、CdTe、CIGS 光伏性能在溫度升高時功率呈線性下降。c-Si的功耗最大，a-Si的功耗最小。隨著溫度的升高，c-Si、a-Si、CdTe和CIGS光伏的反向飽和電流增大，開路電壓分減小，進而降低填充因子，因此光伏電池實際運行效率低于其標準試驗條件（STC）值，且光伏電池上的長期熱應力也會損壞光伏組件。

溫度對第三代光伏電池的影響與第一代或第二代光伏電池不同。在實際運行條件下，鈣鈦礦太陽能電池的溫度很容易達到45°C。鈣鈦礦太陽能電池在?5°C下的轉換效率比在22°C下低5%。在80°C下開路電壓和短路電流顯著降低，降低36.0±5.5%[4]。表2列出了不同光伏器件的溫度系數。

光伏系統(tǒng)的散熱可以通過主動或被動的散熱的方法來提高光伏性能。被動式系統(tǒng)依賴于對流、傳導和輻射，而主動式系統(tǒng)利用泵或風機維持空氣或水在光伏板前部或后部流動，以達到冷卻目的，如圖一所示。因此，納入熱調節(jié)的光伏系統(tǒng)可同時產生電能和熱能，與類似的非熱調節(jié)光伏系統(tǒng)相比，年均提高15-30%的能量輸出。由于硅光伏效率的不利影響，與有機或薄膜技術相比，晶體硅光伏電池的溫度調節(jié)是最經濟的。

光伏和建筑立面元件之間的間隙應在10至15 cm之間，通過自然通風，從而降低光伏設備的溫度并提高電力輸出的產能。光伏和建筑表皮之間的間隙不會產生熱橋，熱傳導會使多余的太陽熱能進入建筑空間，并降低光伏效率。無需維護、初始成本低、無噪音、無耗電、集成更簡單是被動式熱調節(jié)（自然通風）的優(yōu)勢。然而，由于低導熱系數、低密度、低體積熱容和低空氣質量流量，自然通風對光伏性能的影響有限。由于風速對該系統(tǒng)有影響，較高的風速可以顯著降低光伏溫度，而較低的風速會限制熱量的損失。

（a）PV/水、PV/水+玻璃、PV/空氣和PV/空氣+玻璃實驗模型的截面圖

（b）BIPV–PCM系統(tǒng)能量流示意圖

使用主動強制氣流循環(huán)調節(jié)光伏溫度需要一個輔助泵，產生的熱空氣可用于建筑采暖需求、農業(yè)/草藥干燥、增加通風以及發(fā)電。在光伏板后面使用風管/集熱器可以散熱，增加均勻氣流速率、集熱器直徑和集熱器長度可提高光伏系統(tǒng)的熱效率和電效率。

在光伏裝置頂部或后部使用水流可以保持光伏裝置的STC溫度，并且水比空氣具有更高的熱容。這些水可用于建筑熱水供應。與強制循環(huán)系統(tǒng)相比，自然循環(huán)水PVT系統(tǒng)更經濟。采用水和空氣降溫均可以滿足建筑的季節(jié)性能源需求，空氣模式將在冬季提供熱空氣，以減少空調熱負荷，水可以全年使用。

此外，還有采用納米級流體與相變材料來調節(jié)光伏溫度。納米顆粒的質量分數對復合光伏熱系統(tǒng)的熱性能影響顯著，對電性能影響較小。相變材料與空氣和水循環(huán)相比，傳熱率更高，但成本較高、有毒、消防安全問題、強腐蝕性、生命周期結束后的處置問題。

BIPV/BAPV系統(tǒng)的主要熱調節(jié)工作是基于第一代晶體硅太陽能電池，第二代、第三代使用較少。利用第三代光伏技術大規(guī)模開發(fā)BIPV/BAPV是限制熱調節(jié)工作探索的最大挑戰(zhàn)。此外，第三代光伏的熱性能知識還沒有很好得建立。

根據當地氣候的不同，BIPV和BAPV都會受到灰塵、雪和周邊或樹木遮蔽的影響Error: Reference source not found。沉積的粉塵粒徑在1到50μm之間變化，這會對光伏產生屏蔽效應，從而降低通過光伏表面玻璃的太陽透射，進而降低功率輸出。太陽能轉換效率也隨灰塵沉積密度、風速和濕度、顆粒直徑和光伏傾角而變化。中東和北非是世界上灰塵積聚最嚴重的地區(qū)，即使在英國世界上最清潔的地區(qū)，連續(xù)暴露一個月后，灰塵也會使太陽能轉換效率降低5–6%。在一定的曝光時間內，光伏板傾斜角度的增加會降低粉塵沉積密度。對于恒定傾角，粉塵沉積密度隨暴露天數的增加而增加。在另一項研究表明，每積累1g/m3的灰塵，光伏組件的效率就會下降33%。強降雨會降低土壤污染，2014年旱季和雨季開始時，印度尼西亞Politeknik Elektronika Negeri大樓（經度112.533°，緯度7.2361°）三樓的外露光伏顯示，光伏組件輸出功率減少了2.05%，而被短暫降水清潔后的光伏組件，其輸出功率增加到87.29%[5]。以此可見光伏上累積的灰塵會增加電力成本。

光伏組件頂部積雪會降低發(fā)電量，因為入射太陽輻射在光伏上的傳輸率較低Error：Reference source not found。當積雪較輕且易于融化時，發(fā)電損失較??；而當積雪較大且不會迅速融化或脫落時，對光伏發(fā)電影響較大。這是因為雪在可見光范圍內是高度散射的光學介質，即使是薄薄的一層雪也是明亮的白色，在可見光波長下反射整個太陽光譜，并且?guī)缀醪煌干洹?厘米厚的小雪可以減少90%的可見光傳輸，而10厘米厚的雪層可以減少95%的可見光傳輸和99%的紅外傳輸。積雪覆蓋的光伏板的年產量損失與累積的雪量成正比，并與面板傾斜角度的平方余弦成正比。入射太陽輻射與晶體硅電池效率之間存在對數相關性，而非晶硅和砷化鎵電池的效率受這種弱輻照度的影響較小。然而，冰雪覆蓋的地面會增強太陽輻射的反射，這反過來又增加了入射到光伏上的總太陽輻射，從而在傾角最佳時反而會提高光伏板的產電量。在瑞士多雪地區(qū)，降雪可使電產量增加10%。

樹木、高樓大廈、和掠過的云層是BIPV和BAPV系統(tǒng)上最常見的陰影遮擋。平行排列的傾斜的光伏板由于自身遮光性也限制了太陽輻射。Das等人將陰影分為靜態(tài)和動態(tài)以及軟硬兩種。緩慢變化的太陽角度是靜態(tài)陰影，而快速變化的云是動態(tài)陰影。飛鳥或附近樹木造成的陰影是軟陰影，而光伏組件被完全遮擋則是硬陰影。

通過自然降水、風力或重力、機械、機電、靜電和自清潔方法清除BIPV/BAPV模塊表面的灰塵。但降雨具有季節(jié)不穩(wěn)定性。刷洗、吹掃、振動和超聲波驅動是光伏除塵的機械方法。刷洗對于粒徑小、粘附性強的粉塵，這種方法不是很有效。吹掃需要使用來自鼓風機的風，這需要額外能量來操作。機電方法包括震動或振動光伏組件陣列，并使用亞音速或超聲波打破塵埃粒子。美國宇航局（NASA）提出了靜電方法來減輕灰塵對月球太陽能電池板的負面影響。當單相或多相交流電源在表面產生電磁場時，附著的平行或螺旋形透明抗紫外線輻射塑料板會排斥灰塵顆粒。

自清潔方法可分為疏水性和光催化親水性。超疏水和疏水適用于冬季雪堆積的情況，超親水和親水適用于清潔灰塵覆蓋的BIPV/BAPV。超疏水涂層可以提高c-Si光伏組件10%的最大功率。添加TiO2和KH550超親水涂層PV最大可提高4.3%的效率。通過使用憎冰表面涂層可進一步改善積雪問題。表3總結了不同清潔方法的優(yōu)缺點。

三代光伏技術發(fā)展均有其自身的問題。第一代晶體硅光伏組件占有市場份額達90%以上。第一代商用光伏電池板消耗銀量為每單元100毫克。減少硅光伏電池后觸點的銀使用，部分使用鋁替代，這已經是標準做法，但還不適用于正面部分。因此，減少用于接觸的銀需求是確保光伏發(fā)電持續(xù)發(fā)展的重要舉措。

CdTe光伏技術的大規(guī)模應用需要兩個關鍵元素，分別是鋅和銅的副產品鎘和碲。在23種半導體材料未來提取成本統(tǒng)計中，CdTe是第五貴的半導體材料?？捎庙趦α靠芍С?020年1438 GWp、2050年19149 GWp和2075年20211 GWp的CdTe太陽能發(fā)電。

第三代光伏電池由于其調節(jié)透明性的能力而在BIPV應用中特別受到關注。然而，目前它們面臨著大規(guī)模制造的問題，主要是材料在環(huán)境暴露下的降解和效率的下降的問題。

目前沒有光伏建筑的標準、規(guī)范或指南。將BIPV系統(tǒng)集成到建筑物中需要大量電纜連接，這些電纜連接可能穿過屋頂。因此，布線和連接、固定件故障、孤島現象等安裝問題可能會在光伏集成到建筑的過程中產生問題。因此，在制定規(guī)范的同時，應綜合考慮火災、電力短路、電線故障等安全問題。此外，還應考慮噪聲防護的問題。由于雪、冰、風對BIPV造成的額外荷載，可能會導致BIPV系統(tǒng)彎曲，產生維修或更換設備等問題。因此，規(guī)范化與標準化至關重要，它可以解決建筑結構和BIPV集成中的一系列問題。

為了獲得能量利用有效且耗能少的建筑，我們需要優(yōu)化現有的建筑設計，包括建造和運營。對于新建筑物，可以在建造這棟建筑之前（在設計階段）就考慮這些問題；而對于那些需要改造的建筑物，則需要考慮建筑物的歷史數據來達到此目的。因此，建筑能源建模正變得越來越重要，通過建模我們不僅可以比較不同的建筑組件，而且可以根據能源標準要求，在特定位置設置有效且合適的組件。因而，將建筑能源建模結合光伏（尤其是BIPV / BAPV）是分析自給自足型建筑（包括低能需/低能耗/零能耗/環(huán)境自適應建筑）的普遍做法。

研究人員需要具備建筑設計和工程知識才能更好的將光伏集成到建筑物中，通常建筑師和工程師需要通過軟件工具來對建筑設計和分析。建筑信息模型平臺（BIM）通過解決多階段復雜的建筑場景，使得建筑師、工程師以及施工人員都可以從中受益。BIM包含參數可計算數據，例如建筑幾何描述，建筑類型和熱屬性，這些數據對于建筑項目是必需的，并且BIM特別適用于那些需要快速設計，規(guī)劃和決策，成本估算的建筑項目。為建筑生命周期建立數據庫。通常需要使用AutoCAD，MyArchiCAD，Auto Desk Revit和Sketchup這些建筑工具用于光伏系統(tǒng)的設計。但是，對于建筑能源模型（BEM），操作人員則需要使用完整的軟件包，因為該繪圖軟件只能提供3d建筑幾何形狀，而PV設計系統(tǒng)將為建筑物圍護結構的特定位置和屬性提供PV參數，例如建筑的窗戶、屋頂、墻壁和門。當前的建筑節(jié)能軟件包括DOE-2，eQuest，DesignBuilder，Ecotect，Energy-10，Green Building Studio，IESVE，HEED和EnergyPlusError: Reference source not found。EnergyPlus的圖形用戶界面（GUI）包含以下這些組件：AECOsim, CYPE-Building Services, DesignBuilder, Demand Response Quick Assessment Tool, Easy EnergyPlus, EFEN, Hevacomp, OpenStudio, Simergy, and SMART ENERGY。OpenStudio使用SketchUp插件來創(chuàng)建建筑物幾何編輯器；OpenStudio應用程序作為主要的能源建模界面 RunManager和ResultsViewer作為模擬界面?；贐IM的建筑能源模型（BEM）是用于減少能源消耗的建筑模擬的潛在工具。BIM中存儲的信息數據需要從BIM到BEM的無縫轉換。但是并非總是需要將BIM信息轉換為BEM，或者所有必需的參數不必全來自于BIM。例如，建筑模型中的房間并不總是指示能源模擬模型中的區(qū)域，并且邊界條件或熱區(qū)信息均未存儲在BIM中。

BAIM的BIM-BEM輸入參數不同于BIPV。對于BAPV，所需的輸入參數包括建筑位置，PV規(guī)格（效率，額定功率），傾斜角和逆變器詳細信息。對于BIPV，除了前面提到的參數，還需要提供PV的透射率，日光透射率，太陽熱增益因子或太陽能的透射率，熱傳遞率或總傳熱系數。EnergyPlus（建筑能耗模擬工具）需要輸入以下參數：光伏組件面積，效率，開路電壓，短路電流，最大功率點的電壓，最大功率點的電流，功率溫度系數，導熱系數，紅外發(fā)射率，U值，太陽熱增益系數和可見光透射率，BIPV導致的室內日照度。用于優(yōu)化BIPV傾斜角度的BIM和Autodesk Revit中的BIM API程序以前曾被用來模擬光伏發(fā)電。

5.1 BIPV/BAPV的環(huán)境、經濟和社會效益

BIPV/BAPV的環(huán)境效益分析是光伏原材料、光伏系統(tǒng)制造、運行和維護等過程中必不可少的研究，要從光伏系統(tǒng)的生命周期分析（LCA）去分析其環(huán)境效益。分析表明，每生產1kWh的電量，光伏發(fā)電僅排放二氧化碳35g，而煤炭排放1138.8g。這些數據清楚地表明了光伏對環(huán)境的積極影響。此外，光伏系統(tǒng)的能量回收期（EPBT）表明光伏在其使用生命周期內可達電力平衡或凈零增益。在香港屋頂BAPV系統(tǒng)的回收期為7.3年，但其方位角和傾斜角變化較大。當光伏朝向南方并保持最佳角度時，溫室投資回收期僅為5.2年。而臺灣回收期則需要10年時間，這意味著在低能耗建筑集成光伏在10年內實現能量回收是可能的。

使用光伏建筑系統(tǒng)以降低建筑成本也是目前廣受關注的話題之一。據報道，BIPV建筑圍護結構的造價明顯高于傳統(tǒng)建筑圍護結構的造價。與傳統(tǒng)瓷磚相比，BIPV瓷磚可增加2%的成本（Hammond等人，2012），BIPV窗戶每平方米可增加350-500美元，而在商業(yè)建筑中，BIPV可增加總建筑成本的2-5%。BIPV/BAPV系統(tǒng)的其他費用主要來自BOS、運輸和安裝。大多數情況下，BOS僅占整個項目成本的10–16%，其中逆變器和存儲系統(tǒng)是安裝和運行期間的主要成本。然而，對于光伏建筑其成本應包含兩方面，一是建筑圍護結構成本，二是發(fā)電產生的額外效益。BIPV/BAPV通過產生綠色電能，降低供熱、制冷、照明負荷，降低用電量，滿足建筑能源需求，并將多余的電能輸出到電網。因此，BIPV/BAPV比傳統(tǒng)的建筑成本具有更高的成本效益。

光伏建筑一體化具有很深的社會影響以及廣泛的社會效益。眾所周知，國家的經濟增長依賴城市化進程，而城市化的快速發(fā)展將增大電力負荷，很多國家及地區(qū)主要依賴進口化石燃料能源發(fā)電。因此，要保持經濟快速增長與城市化進程，成為一個能源安全的國家，推行BIPV至關重要。傳統(tǒng)燃煤發(fā)電廠會排放顆粒物（PM），以及SO2和NOx、CO2和CO等有害氣體，帶來溫室效應，影響人的呼吸系統(tǒng)。因此，用BIPV替代燃煤電廠，既有利于國家發(fā)展，又能在不污染環(huán)境的前提下促進能源經濟的增長。此外，輸電和配電損耗的減少為能源供應商提供了降低電價的機會。

BIPV技術的最終用戶仍然對BIPV/BAPV系統(tǒng)在整個建筑生命周期內的投資、安裝成本、維修和維護成本一無所知?；蛘邇H知道系統(tǒng)成本，但不了解長期效益。因此，應該有一個明確的成本效益分析，以便對用戶有所幫助。雖然自1980年以來，光伏組件的價格下降了10倍，但能源回收時間的具體數據并不多見。此外，投資回收期長、前期資金成本高、BIPV效率低可能會導致高電價。光伏電池效率低也是廣泛使用BIPV/BAPV的另一個障礙。低效率降低了功率轉換，從而增加了資本成本并延遲了光伏系統(tǒng)的能量回收期。因此，為了推廣BIPV技術，應該實施對光伏的激勵政策。目前，許多國家均已出臺了激勵計劃，1995年德國啟動了”千人太陽能屋頂計劃“，2010年美國啟動了“萬千太陽能屋頂計劃“，中國啟動了“促進建筑太陽能應用的實施建議”，以推廣BIPV/BAPV技術。此外，英、美、亞洲和歐盟在內的許多國家實行的零碳計劃，使BIPV在建筑領域的普及率不斷上升，預計2023年BIPV市場平均年增長率將達到1120億美元。

光伏系統(tǒng)依據其集成度和用途可劃分為BIPV和BAPV，本文回顧了建筑物中光伏系統(tǒng)的可用性和未來潛力。由于半透明光伏材料具有多種功能屬性，例如可替換性、絕緣性、可日光直射以及發(fā)電等，在建筑墻體、屋頂、窗戶等部位結合光伏板的研究廣受重視。然而BIPV /BAPV都易受到溫度，積塵和積雪的影響。通過使用主動或被動熱調節(jié)，可以將光伏板使用過程產生的高溫影響降至最低，而灰塵等造成的遮蔽作用則需要一定的清潔機制來處理。光伏技術集成于建筑物，形成自給自足型零能耗建筑是未來發(fā)展的趨勢，通過BIM信息平臺整合資源，對建筑形態(tài)、結構、成本以及整個生命周期能耗進行分析模擬，形成更為經濟、美觀、合理的建筑方案。同時鑒于光伏建筑良好的社會、經濟、環(huán)境效益與人們認知的局限性，要推動相關標準的規(guī)范化，形成良性循環(huán)激勵機制，從而促進光伏建筑的廣泛推廣與使用。