不知細心的你有沒有發(fā)現(xiàn)，出現(xiàn)在高樓大廈上的光伏組件，除了直接依附在建筑物表面上以外，更多地開始直接作為建筑物本身的一部分。無論是柏林的中央火車站，還是鳥巢或水立方，這樣的情況已經(jīng)越來越多了。

如果你坐飛機盤旋在上海世博園區(qū)的上方，一定會看到這樣的情景，很多展出場館都無比閃耀。英國零碳館屋頂上的深色太陽能電池板本身就是屋頂建材，通過吸收太陽能所產(chǎn)生的能量不僅用于發(fā)電、供暖，還與風能和地源熱能共同帶動室內(nèi)通風，調(diào)節(jié)屋內(nèi)的溫度和濕度；法國阿爾薩斯案例館的“水幕太陽能墻”外層同樣覆蓋太陽能電池板，能把照射到墻體外層的太陽光轉(zhuǎn)換成電，維持“水幕太陽能墻”不斷運作的同時，為建筑帶來冬暖夏涼的感覺。

這一次，光伏建筑一體化(Building Integrated Photovoltaics，下稱“BIPV”)的概念開始深入人心。中國館、主題館、世博中心和城市未來館四座標志性建筑上都采用了這種技術(shù)。上海世博會上光伏建筑的太陽能發(fā)電規(guī)模達到4.68兆瓦，年均發(fā)電可達406萬千瓦時，減排二氧化碳總量逾3400噸。

那么什么是BIPV？BIPV是指用光伏材料部分地代替?zhèn)鹘y(tǒng)建筑材料，運用到屋頂、玻璃天窗以及幕墻等建筑外層上。南京南洲新能源研究發(fā)展有限公司董事長徐誦舜對此做了這樣一個形象的比喻：“如果說建筑是人體，過去，光伏材料是人身上的衣服、鞋子、首飾，那么現(xiàn)在，光伏材料便是眼睛、鼻子、嘴，是建筑物不可或缺的組成部分。”

這種新技術(shù)的一大好處是，由于與建筑業(yè)緊密結(jié)合，從建筑最開始的設(shè)計到施工環(huán)節(jié)便加入光伏組件，將組件作為建筑物本身的一部分，而不是附著在表面上可有可無的東西，便大大減少了建筑材料的使用，節(jié)約了這部分的成本以及人力成本。所以，BIPV的市場具備著無限的潛力，這個市場的發(fā)展速度可能比過去5年里傳統(tǒng)光伏市場的速度還要快。

● 國際巨頭的先行之旅

據(jù)有關(guān)機構(gòu)預(yù)測，至2015年，BIPV的總體市場規(guī)模近50億美元。BIPV巨大的市場潛力深深吸引著全世界的公司。

總部位于美國密歇根州的Uni-Solar公司是目前這個領(lǐng)域的領(lǐng)軍者，也是最早將屋頂光伏面板商用化的公司。今年年初，Uni-Solar宣布向Enel綠色電力公司提供25兆瓦Uni-Solar品牌屋頂光伏面板，用于CIS-Interporto di Nola公司在意大利的多幢建筑物中。完成之后，可年發(fā)電約3300萬千瓦時。

Uni-Solar生產(chǎn)的柔性非晶硅太陽能光電模塊采用三層復(fù)合技術(shù)，擴大了其光譜的吸收范圍，極大地提高了轉(zhuǎn)換效率。此外，由于在連續(xù)的不銹鋼板卷上使用特殊的電機工藝，使得這些模塊具備了柔韌、可適度彎曲的特性。這一特性使其特別適用于BIPV。

Uni-Solar生產(chǎn)的太陽能屋頂采用的是非晶硅電池。針對通常非晶硅電池轉(zhuǎn)換率較低的問題，Uni-Solar則通過改良的CVD(Chemical Vapor Deposition, 化學氣相淀積)技術(shù)來解決。CVD即把含有構(gòu)成薄膜元素的氣態(tài)反應(yīng)劑或液態(tài)反應(yīng)劑的蒸氣及反應(yīng)所需其他氣體引入反應(yīng)室，在襯底表面發(fā)生化學反應(yīng)生成薄膜的過程。

采用這個技術(shù)，不僅能將生產(chǎn)線的吞吐量增加一倍，同時還能夠在更大的區(qū)域內(nèi)實現(xiàn)更均勻的材料沉積，從而將長期以來6.7%的電池表面轉(zhuǎn)換率進一步提高。Uni-Solar公司將在2010年內(nèi)實現(xiàn)部分電池轉(zhuǎn)換率達到8.2%，并且在2011年年底前實現(xiàn)約10%的轉(zhuǎn)換率，并將設(shè)備滿負荷運轉(zhuǎn)時的生產(chǎn)成本降至每瓦1.5美元。

傳統(tǒng)的大型跨國公司也希望在BIPV中分食一杯羹。比如陶氏公司最近推出了一種太陽能瓦片，在設(shè)計中結(jié)合了低成本的CIGS太陽能電池，使瓦片擁有了發(fā)電性能。標準瀝青瓦片是美國最流行的屋面材料，而陶氏的太陽能瓦片可以與瀝青瓦片一同安裝到屋頂上，實現(xiàn)真正的無縫式安裝。陶氏把這種太陽能屋瓦設(shè)計成與常規(guī)瓦片同樣的標準，所以那些安裝常規(guī)瓦片的承包商就可以完成太陽能瓦片的安裝。這項技術(shù)在去年被美國《時代周刊》評為年度最具創(chuàng)新的50大發(fā)明之一，系統(tǒng)將于2011年投入廣泛應(yīng)用。

此外，BIPV也給一些傳統(tǒng)的建筑公司開辟了一條新道路。比如德國專門生產(chǎn)新式門窗塑鋼框架結(jié)構(gòu)產(chǎn)品的Schüco公司，其采用光伏組件構(gòu)成半透明的具備隔熱性能的玻璃元素，作為玻璃窗的材料，兼顧了節(jié)能、耐用和建筑物美觀等元素。

● 國內(nèi)的新磚瓦

國內(nèi)也有公司開始專攻這個領(lǐng)域。徐誦舜在太陽能應(yīng)用領(lǐng)域里有著30年的研究經(jīng)驗，在國內(nèi)眾多企業(yè)還在爭搶著上馬多晶硅項目的時候，徐誦舜決定把重點放在BIPV上。有感于光伏市場在外的現(xiàn)狀，徐誦舜認為，一定要把目光放到國內(nèi)光伏的真正應(yīng)用上。

“要設(shè)計出普通百姓都能用的產(chǎn)品，而不僅僅是搞一兩個示范工程。”徐誦舜說。不過他的產(chǎn)品初步為世人所知，還是依靠“示范項目”。

在上海世博會聯(lián)合國館的正門前，有一個供參觀者遮陽避雨的等待區(qū)，該區(qū)為長40米、深5米、高3.8米，面積200多平方米的一條長廊。這一片等待區(qū)使用的便是南京南洲新能源研究發(fā)展有限公司新開發(fā)的產(chǎn)品。等待區(qū)頂面鋪設(shè)了120塊新漢瓦，每塊新漢瓦由125mm×125mm的單晶硅片4×9片的排列方陣組成。新漢瓦無須跟蹤，可以把一年四季的陽光有效地收集，同步在廊頂上發(fā)電、供熱，聚光倍率為2.2。發(fā)同樣的電可以節(jié)約一半硅光電池片的用量。

120塊新漢瓦采光總面積為185平方米，晴天可以滿足該系統(tǒng)中6噸水箱的加熱，該系統(tǒng)的運行既取得了大量的熱水，又保證了光伏系統(tǒng)發(fā)電的正常溫度。等待區(qū)可以回收8噸雨水，經(jīng)三級凈化后可以同時提供90攝氏度的開水、50攝氏度的溫水及30攝氏度以下的冷水，供人安全飲用。

正如前面所說，BIPV是一項涉及多個領(lǐng)域的綜合性技術(shù)，要實現(xiàn)太陽能建筑熱電一體化系統(tǒng)，必須具備一般建筑構(gòu)建、部件的功能，如防水、保溫、隔熱等功能。南洲公司的產(chǎn)品便包含了從上到下五個組成部分：透明罩面、聚光鏡面、硅電池組件、換熱器以及保溫材料。其核心技術(shù)主要在以下幾點：

一是根據(jù)分析不同緯度一年四季的日照，采用不同曲面研發(fā)的聚光鏡，提高了太陽能的利用率。二是將光伏硅電池豎向直通式排列，取代原來傳統(tǒng)的橫向條碼式排列，這樣使得光電轉(zhuǎn)換效率提高了35%。三是在硅電池板下放置吸熱冷水排管。通常硅電池達到86攝氏度就減少發(fā)電了。通過這個裝置，可以用冷水吸熱，使得硅電池的溫度保持在60攝氏度以下，能持續(xù)正常發(fā)電，同時冷水吸熱后可供洗澡用，三級凈化后還可供飲用。另外，還運用液體玻璃薄膜涂層，使硅電池和聚光鏡不易老化，運用惰性氣體層保溫隔熱，提高太陽能熱轉(zhuǎn)換效率等。

據(jù)徐誦舜介紹，目前放置在屋頂?shù)漠a(chǎn)品其生產(chǎn)成本為每平方米2180元，在陽臺上放置的產(chǎn)品，因為使用更少的硅電池，成本已經(jīng)可以降低到每平方米2000元以下。將來推廣到普通百姓家里，如果在蘇南地區(qū)，平均日照在3.9~4.2小時，大概需要2.5平方米，在北京地區(qū)的，需要2平方米左右。對于普通用戶來說，購買這樣一套系統(tǒng)的價格在1萬元左右。雖然比熱水器的價格高，但是購買這樣一套系統(tǒng)之后，家庭用電就都省下了。這種太陽能屋瓦發(fā)出的電量，能供應(yīng)一個普通家庭所需的能源消耗，實現(xiàn)了真正的綠色循環(huán)。而一旦將來并入電網(wǎng)系統(tǒng)，產(chǎn)生的多余電量還可以賣給電網(wǎng)，增加一部分收入。

● BIPV：比傳統(tǒng)光伏市場增長更快

中國房地產(chǎn)研究會副會長童悅仲在2011年臺達杯國際太陽能建筑設(shè)計競賽上發(fā)表演講時說，當前建筑能耗占整個社會終端能耗的比例達30%，如果加上建材生產(chǎn)能耗的話，這個比例更高。要實現(xiàn)2020年單位GDP碳減排40%~45%的目標，在建筑領(lǐng)域是大有可為。而BIPV則天然地適應(yīng)了這個需求。

首先，BIPV產(chǎn)生的是綠色能源，應(yīng)用太陽能發(fā)電，不會污染環(huán)境。第二，不占用土地資源。光伏陣列一般安裝在閑置的屋頂或外墻上，無需額外占用土地，這對于土地昂貴的城市建筑尤其重要。第三，光伏陣列吸收太陽能轉(zhuǎn)化為電能，大大降低了室外綜合溫度，減少了墻體得熱和室內(nèi)空調(diào)冷負荷，實現(xiàn)節(jié)能。第四，BIPV使得在建筑的過程中省卻了大量的鋼筋、水泥等原材料，也降低了能耗，且在制造過程中不污染環(huán)境。

BIPV也為中國從單純的光伏電池出口大國轉(zhuǎn)變成真正的市場應(yīng)用方提供了一個很好的方向。與其在上游原材料和電池生產(chǎn)環(huán)節(jié)中無序競爭，在國際市場上受各國政策影響劇烈波動，不如把更多的精力投放在國內(nèi)的市場上。畢竟只有掌握了終端市場，才有話語權(quán)。當然，這需要國家政策的大力支持。國務(wù)院參事、中國可再生能源學會理事長石定寰對《第一財經(jīng)日報》說：“目前光電技術(shù)在中國已經(jīng)朝著實用化的方向發(fā)展，跟屋頂結(jié)合、建立屋頂電站是很好的一個方向。但政策一定要跟上步伐。目前國家還是要加緊上網(wǎng)電價的制定工作，安裝補貼是一個辦法，但不是長久之計�！�

隨著傳統(tǒng)PV市場的發(fā)展，硅光電池轉(zhuǎn)化率的進一步提高，BIPV的市場潛力必將進一步爆發(fā)出來。而即使在現(xiàn)在效率并不高的前提下，這個市場也已經(jīng)不容小覷。歐洲的一份報告顯示，即使在5%的轉(zhuǎn)換率條件下，在良好的光照下，歐洲14個國家230億平方米的屋頂和幕墻上能夠產(chǎn)生超過1000GWp的能量，相當于建造1000座核工廠。

而且從長遠來看，BIPV更具吸引力，因為不像其他的建筑材料，加入了光伏組件的屋頂可以自行產(chǎn)生能源，對于使用者來說，在房屋建成20年間都能享受由于產(chǎn)生能源而獲得的回報，從而平衡他們初始安裝的成本。據(jù)測算，BIPV平均的年投資回報率可達7%左右。

不過，BIPV的大規(guī)模商用化仍面對不小的挑戰(zhàn)。在業(yè)內(nèi)資深專家英戈·俾·哈格曼博士看來，主要的問題有幾點。一是建筑模塊的標準，各國和各地區(qū)有非常大的差別，統(tǒng)一建筑標準現(xiàn)在勢在必行。其次，光伏組件的設(shè)計還需要更加符合BIPV的標準，需要更加靈活，不管是從大小、形狀以及顏色上，都要與傳統(tǒng)的有所不同。

而最大的挑戰(zhàn)還是來自于成本。目前在歐洲一套BIPV系統(tǒng)的價格還是非常高的。其中傳統(tǒng)的光伏組件大概占到60%的比例，而剩余40%則包含了安裝、設(shè)計、防水、布線等費用。所以，要等到BIPV大規(guī)模開花的一天尚需時日。