技术讲座赏析《建筑光伏一体化玻璃组件(BIPV)的应用技术》

【编者按】这是广东金刚玻璃科技股份有限公司张明罡先生,在第八届中国国际门窗幕墙博览会光电建筑应用论坛上,发表的《建筑光伏一体化玻璃组件(BIPV)的应用技术》。演讲的内容很丰富,我们仅选取了部分内容。广东金刚于2010年7月8日在深交所挂牌上市,BIPV组件已经通过了国际权威机构TUV的认证。我们希望业界与广东金刚合作。

一、建筑光伏一体化双玻BIPV的构成

●3.2mm表层钢化超白玻璃

●晶体硅电池片或薄膜电池

●封装胶EVA

●背板TPT(不透明 )、钢化玻璃(可采光)

●铝合金边框或无边框

●同时满足建筑安全玻璃《夹层玻璃》的要求

●液态PVB湿法封装同EVA的封装在建筑规范中是不允许的

二、BIPV核心发电芯片的分类

●单晶硅太阳能电池18%

●多晶硅太阳能电池17%

●非晶硅薄膜电池a-Si 6%

●碲化铬薄膜电池CdTe 9%

●铜铟镓硒薄膜电池CIGS 9%

三、建筑光伏一体化(BIPV)玻璃组件常用结构

建筑光伏一体化玻璃组件常用结构

四、BIPV组件应具备幕墙玻璃组件的性能

●安全(钢化、夹胶)

●强度(承受相关荷载)

●挠度(承受变形)

●抗冲击(安全性能)

●阻热(节能特性)

●透光率(采光性能)

●隔声(舒适性)

●寿命(耐久性)

五、BIPV应具备各种性能

●应满足建筑的相关规范

●应使用干法PVB材料合成技术

●应满足安全玻璃的测试(45Kg霰弹袋冲击试验、1040g落球试验)

●按照IEC61215、61730规范经过湿热、湿冷、热循环、户外暴晒等测试

●要求同建筑外围护同寿命

●正常工作状态不低于25年,25年后光电转换率衰减不应大于20%

六、薄膜电池BIPV的优缺点

●优点:整体色彩好、弱光发电性能优越、外观近似镀膜玻璃的效果;

●缺点:脆弱、易破、光电转换率低、光电转换衰减速度快、化学稳定性差、使用历史短。

七、两种不同技术BIPV性能对比

对比性能 晶体硅电池BIPV 薄膜电池BIPV
光电转换率 17% 5~10%
转换率衰减 使用20年后,衰减约20% 使用10年,发电功能几乎丧失
力学性能 具有钢化夹层的强度,挠度满足玻璃长边1/60 3~5mm普通浮法玻璃的的强度,挠度不能满足两种不同技术BIPV性能对比玻璃长边1/60
热应力破坏能力 不存在热炸裂 容易热炸裂
弱光发电性 一般
整体性 较好
形状 平板、曲面、异性 平板、矩形
验证年限 超过50年的使用验证 3年的使用验证

八、薄膜电池的BIPV不适合作为屋顶

●膜层厚度偏差影响到其电气性能

●TCO导电玻璃构成的薄膜电池不能通过热处理(钢化)

●未经钢化处理的普通玻璃(薄膜电池)在天棚高温环境下,易产生“热炸裂”

九、晶体硅双玻组件BIPV适宜屋顶使用

●晶体硅电池片厚度为180um~240um,抗弯能力较强,可达到较大挠度不会破坏;

●与PVB胶合后共同形成一个有机的整体,受到荷载作用时,在钢化玻璃与PVB的共同作用下,作用在电池片时为均布受力。

十、光电玻璃组件的选择

●屋顶、遮阳符合安全性、发电效率最大化、对建筑外观效果影响小,可使用晶体硅双玻璃BIPV组件;

●建筑外围护立面采光部位,可采用玻璃镀膜技术的薄膜太阳能电池,同原有的镀膜玻璃看起来会更加协调;

●建筑外墙不透光的部位可采用BAPV,同时具有发电和装饰效果,减少其他外墙装饰材料用量。

十一、建筑光电一体化BIPV的标准要求

●BIPV作为新兴起的建筑外围护的一部分,在幕墙及屋顶设计时,应遵循所有幕墙规范(水密、气密、风压变形、平面内变形等要求);

●BIPV组件应按建筑玻璃“3C”认证及《地面用晶体硅光伏组件设计鉴定和定型》、《地面用薄膜光伏组件——设计鉴定和定型》进行测试;

●通过合理设计、应用,杜绝BIPV部分组件热炸裂的质量事故出现。

十二、选择光伏采光顶或光伏屋顶的条件

●最好的电力输出系统靠近赤道,因为太阳几乎总是垂直照射的。

●太阳电池间距能够用来控制光量,光量越多,产生的热也越多。最好的方式是采用独立的玻璃系统,以减少进入建筑的热量。

●尽管建在屋顶上,也只能从建筑内部看到。

十三、选择光伏遮阳蓬的条件

●适合于远离赤道的地方。

●如果在靠近赤道的地方使用,建议将他们放在屋顶上,否则有半年时间存在严重的阴影。

●可有效地减少辐射到建筑上的太阳光(热),也能用来减少溅射到走廊上的雨水。

●也应用在一般的公共场所。

十四、选择光伏幕墙的条件

●清晰可见,示范效果好给建筑以高科技特性,为建筑师首选。

●基于安全的原因,前面玻璃与背面玻璃通常有相似的厚度,前面玻璃钢化,背面玻璃加强热吸收。

●往往电力输出较低,特别是靠近赤道的地方。

●建议仅用在远离热带的地方或者形象比电力输出更重要的地方。

十五、安装图例

●隐藏电线的框架结构

隐藏电线的框架结构

隐藏电线的框架结构

●电线的引出

电线从接线盒引出

电线从框边引出

十六、小型单相/三相并网系统

小型单相/三相并网系统

十七、大规模光伏(LSPV)并网系统结构

大规模光伏(LSPV)并网系统结构

十八、MWp级光伏系统简图

MWp级光伏系统简图

十九、在线式光伏并网系统图

在线式光伏并网系统图

《光电建筑资讯》技术栏目主编

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