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1、太阳能电池论文薄膜太阳能电池论文论太阳能电池片(晶体硅非晶硅)在建筑幕墙上的发展趋势摘 要:目前用于建筑幕墙上的太阳能电池主要有两种:晶体硅和非晶硅,它们都有各自的优缺点,如何区别选择应用到建筑幕墙上,既能够获得在最小面积具有最大发电量,又能满足建筑幕墙的装饰效果和建筑功能的需要。 关键词:建筑幕墙:太阳能光伏组件:发电量:装饰效果:建筑功能 1 前言 建筑耗能占全部能耗领域在三分之一以上,如何降低建筑物能耗指标成为节能减排和可再生能源的重要课题,而将节能减排和可再生能源两者结合一起应用到建筑物上当数建筑幕墙是最恰当的选择。建筑幕墙是建筑物外围护体之一,是建筑物
2、室内与室外的屏障,它的保温性能好坏,是整个建筑物的关键,做好了它的保温隔热工作,是做好了节能的重要组成部分:建筑幕墙因完全暴露阳光下,接受太阳光的直射,因此如何利用建筑采集太阳能发电,是可再生能源在建筑物外墙利用的重要课题之一,随着中国的建筑幕墙由90年代年产量500.600万m2,迅速增长到现在5000-6000万m2,目前还在以10-20%速度增长,如果我国能够在这个数量基础上推广使用10%左右光电幕墙,全国每年大约将有500-600万m2光电幕墙产生,年产电能约50-70亿KWH,相当于5-10座中型火力发电站,可以减排Co2约30万t,按此推算,如果国家按十一五
3、计划发展太阳能产业,它将在我国的绿色、环保、节能方面产生巨大的社会效益。还有在建筑幕墙推广太阳能发电是充分利用立体空间,建筑外壳能为光伏发电提供足够的面积,不需要占用昂贵的土地资源,不需要专项投资电厂(如火力发电站),可在原地发电、原地使用,减少电力输送的线路损耗及线路架设成本等。怎样让光电幕墙在建筑物上真正做到清洁、完美、使人赏心悦目,容易被专业建筑师、用户和公众接受,真正实现大面积推广光伏发电与建筑一体化工程,也就是本篇文章所要讨论的重点。 2 光伏组件在建筑物应用的现状 2.1 太阳能电池的分类和性能。太阳能电池片经过加工后的产品就是光伏组件,太阳能电池按基本
4、材料分为:晶体硅太阳能电池,非晶硅太阳能电池,微晶硅太阳能电池。硒光电池,化合物太阳能电池,有机半导体太阳能电池等,目前在建筑物使用的主要是晶体硅太阳能电池和非晶硅太阳能电池,晶体硅电池又分为单晶硅和多晶硅电池,非晶硅电池又分为单结、双结和多结电池。性能方面晶体硅电池电能转换率可达12-17%,但品种和颜色单一,可加工性差,弱光下不能发电,低纬度地区不适宜选择:非晶硅电池转换率较差,只有7-10%,但可加工性好,对弱光和散射光适应度高,适宜在低纬度地区和阴湿天气较多地区选用(如湖南、湖北、江西等地区)。晶体硅太阳能电池与非晶硅太阳能电池的性能比较如表1。 非晶硅电池主
5、要特点如下: 经过美国的Uni-soIarsystemLLC,EnergyphotovoItaiccorp,日本的kanektcorp,荷能源研究所等权威机构证实,同样功率的晶体硅和非晶硅太阳能电池阵列,非晶硅太阳电池比主要硅电池发电量多约10%,如(图1)所示更强的弱光响应:非晶硅电池在低光照射条件下,如阳光不太强的早晨、傍晚、阴天以及临近建筑物遮挡,也能有稳定电力输出。吸收光谱可见光范围广,如(图2)所示。 更优异的高温性能:当电池的工作温度升高时,两种电池都会出现Pm下降的情况,但下降幅度是不同的。它们都可以用下面公式进行计算: Pmeffec=Pmx[1+
6、a(T-25℃)] 其中:Pmeffec,--为电池组件在T温度工作时(AM).5,1000W/m2l的最大输出功率;Pm——为电池组件在25℃,标准测试条件下(AM).5。1000W/m2)的最大输出功率;a——为电池组件的功率温度系数(非晶硅太阳电池最佳输出功率Pm的温度系数约为-0.19%,单晶硅、多晶硅电池最佳输出功率Pm的温度系数约为-0.5%)。 举例说明:如果两种电池的Pm都是1000W,都在60~C的温度下工作,这时晶硅电池的Pm降到825W,非晶硅电池的Pm降到933.5W。非晶硅电池多发电108.SW。相当于多发电13.2%。 视觉效果好:颜色
7、均匀,投影柔和(图3,左图为晶硅电池,右图为非晶硅电池)由于晶体硅电池板成块状且不透光,影响着室内的采光和室外的立面视觉,很难在建筑物外立面广泛推广,目前在采光顶上有些应用,但从上图可以看出非晶硅电池板有着视觉效果好用于大楼的立面也容易让建筑师和人们所接受,相信大面积推广应用有着广泛的市场。遮挡会降低太阳能电池发电功率:太阳能电池与建筑相结合,有时不可避免的会受到遮挡·遮挡对于晶体硅太阳能电池发电量影响很大,对于非晶硅的影响会小得多。一块晶体硅太阳能电池组件被遮挡了1/10的面积,功率损失将达到50%;而非晶硅受到同样的遮挡,功率损失只有
