马嘉佳 李有弟 张涛
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摘要：太阳能光伏玻璃幕墙技术节能环保、美观耐看且具有较高的安全性，因此近年来被广泛应用于建筑领域。本文运用调查法、文献法、归纳总结法对太阳能光伏玻璃幕墙技术的特征特点进行分析，并就太阳能光伏玻璃幕墙的发电原理以及核心技术展开探究，希望能为相关工作带来些许帮助。
关键词：太阳能发电；太阳能光伏玻璃幕墙；技术要点
太阳能光伏玻璃墙技术功能丰富、优势显著，因此无论是国内还是国外都对太阳能光伏玻璃幕墙技术十分重视。早在1996年，美国就开始实施一项称为“光伏建筑物的计划”，研发并生产了许多透明光伏玻璃制品，并将其运用于建筑墙面、屋面等部位，这让建筑的耗能性有了一定程度的减轻【1】。我国一直以来也高度重视太阳能利用技术的发展，并先后提出了一系列推动措施。立足这一背景，下面就太阳能光伏玻璃幕墙技术有关问题做具体分析。
1太阳能光伏玻璃幕墙技术功能与特征分析
太阳能光伏玻璃幕墙是指用通过特殊树脂将玻璃与太阳能电池粘结，当玻璃接收到太阳的照射时，通过电池的转换作用，光能就会被转换为电能。研究与实践证明，太阳能光伏玻璃幕墙技术先进、功能丰富。其不仅具备发电功能，而且还能起到隔音、隔热的作用。并且与混凝土墙相比，太阳能光伏玻璃幕墙的“颜值”也要更高一筹，合理运用太阳能光伏玻璃幕墙技术可让建筑外观得到美化。此外，太阳能光伏玻璃幕墙的环保功能也十分显著，由于太阳能是清洁能源，因而太阳能电在发电的过程中不会产生二氧化碳或排放出其它对自然生态环境有害的气体，太阳能光伏玻璃幕墙与环境的相容性很高【2】。
2太阳能光伏幕墙的原理与结构
2.1光伏电池
在光伏幕墙中，光伏电池是最基本的单元，也是最重要的组成部分，光伏电池是光能转换为电能的基础条件。当阳光照射到光电电池表面时，硅材料会将光线中的一部分光子吸收，硅原子由此得到光子的能量，从而引起电子的跃迁。接通外部电路后，电压过程会促进电流流过外部电路并产生一定的输出功率。光伏电池是光伏发电系统的核心单元，因而光伏电池的种类、质量性能等会对光伏发电系统的发电效果产生直接影响。现阶段，光伏电池的种类较多，单晶硅电池、多晶硅电池、非晶硅电池等都在多个领域有了应用。其中构成单晶硅电池的主要要素是薄片，薄片来自于硅晶体，薄片的结构一致，质地纯净且稳定，因此单晶硅电池的能量功效也较高，有些单晶硅电池的能量功效可达到24%，使用时间最长能达到25年。多晶硅电池的主要特点是材料纯度低，晶体结构部分统一。多晶硅电池由于原料的取得比较容易，因而电池价格也相对低廉。多晶硅电视的使用寿命、能量功效等都不如单晶硅太阳能电池。非晶硅太阳能电池属于一种比较新型的薄膜式太阳电池。非晶硅太阳能电池的生产技术比较先进因而损耗的硅材料也相对较少，这种太阳能电池的电耗也很低【3】。
2.2光伏发电应用系统
光伏发电系统的发电量受光照强度、太阳运行轨迹以及季节、天气的更替变化等影响，在光照时间短、太阳光线较弱的情况下，系统的发电量也会相对较小。光伏幕墙产生的电流为直流电，因此还需要在光伏幕墙中使用相应的变流装置将其进行转换，使电流能被投入使用。
2.3光伏玻璃幕墙结构
光伏玻璃幕墙的基础结构是：于中空玻璃墙内呈百叶状的玻璃片上运用特殊的树脂粘结上非晶体硅电池片切片，通过并联、串联等形式将一系列光伏电池片进行连接，并通过导线将电流引出，形成光伏玻璃幕墙单元。将多个光伏玻璃幕墙单元进行组合就得到一个太阳能光伏玻璃幕墙发电系统【4】。
3太阳能光伏玻璃幕墙建造与应用中的关键点
3.1光伏玻璃幕墙的朝向
光伏玻璃幕墙的朝向会影响其的发电能力以及保温或隔热效果，因此在应用光伏玻璃幕墙时应结合实际情况，基于一定的理论与数据找到幕墙的最佳朝向。具体如在冬季时，太阳入射角度偏低并且整体的太阳辐射较弱，要想获得大的太阳照射面积以及时常，就应让光伏玻璃幕墙在偏东南或西南30度这一位置范围。
3.2光伏玻璃幕墙角度
光伏发电模板从0度（水平）到90度（竖直）的倾角决定了它的有效面积，倾角应根据光照强度与方向来确定。有研究表明，光伏玻璃玻璃幕墙的最佳倾角是30度，但实际上，要想让光伏玻璃幕墙有最佳的发电效果，就需要根据当地的维度来确定。如经研究试验发现，在长沙地区，将光伏玻璃幕墙的倾角控制在90度作用，玻璃幕墙的发电量是最大的，当将光伏玻璃幕墙的倾角控制在理论上30度左右时，产生的电力差值明显减小
4太阳能光伏玻璃幕墙技术的创新与优化
近些年来，有关太阳能光伏幕墙技术的研究一直不曾间断，各类更加先进且科学有效的幕墙形式也不断出现。如有研究人员提出一种太阳能光伏玻璃幕墙该幕墙主要由玻璃、凸透镜、太阳能电池板等要素构成。太阳能光伏玻璃幕墙中所用到的凸透镜为半球体，半球体凸透镜通过水胶均布固定在玻璃外侧，而太阳能电池板则是通过水胶固定安装在玻璃内侧， 凸透镜与太阳电池板的位置相互对应。半球体凸透镜的聚光作用很强，能够将180度的光线聚集起来，它的聚光作用要比纯平的玻璃幕墙优秀许多。在这一类型的太阳能光伏玻璃幕墙中，由半球提凸透镜聚集太阳光线，太阳光被聚集起来后照射到太阳能电池板上，太阳能电池板吸收太阳光并将其转换为电能。
与其他类型的太阳能光伏玻璃幕墙相比，这种结构的玻璃幕墙具有更强的电能转换功能与环境保护功能。这是因为，半球体凸透镜强烈的聚光效果可使太阳能电池板的使用面积大大减少，因此就不需要在光伏玻璃幕墙中安装整块的太阳能电池板，相应的，太阳能电池板之间的间隙就会扩大，玻璃幕墙的透光性也会更好。除此之外，由于太阳能电池板之间采用的是并联连接的方法，因此维护起来也比较方便。
结语
综上所述，太阳能光伏玻璃幕墙节能环保性能显著，在降低能耗、保护环境等方面发挥着重要作用。为此因进一步加大对该技术的研究优化与推广应用，将建筑对资源的损耗与对环境的污染降到最低。
参考文献
[1]孙文波,周伟星,陈汉翔,陈志华.江门市某体育场超限大跨罩棚钢结构设计[J].广东土木与建筑,2019,26(03):1-5.
[2]刘凯,王栅,江清阳.通风型太阳能光伏双层玻璃幕墙应用综述[J].科技创新导报,2016,13(24):12-14.
[3]李星魁,宋晓帆.天津某光伏玻璃幕墙实例介绍与分析[J].建筑节能,2016,44(08):72-74.
[4]罗依南,张昂.福建省建筑太阳能光伏幕墙研究及应用分析[J].福建建筑,2014(09):112-113+121.