即选用BIPV的建筑部分接受太阳能的具体条件，如被其他建筑物遮档，也不必考虑选用BIPV；第三是与建筑物的外装饰的协调，光伏组件给建筑设计带 来了新的挑战与机遇，画龙点睛的BIPV设计会使建筑更富生机，环保绿色的设计理念更能体现建筑与自然的结合。第四，考虑光伏组件的吸热对建筑热环境的改变。 4.3发电系统设计
BIPV的发电系统设计与光伏电站的系统设计不同，光伏电站一般是根据负载或功率要求来设计光伏方阵大小并配套系统，BIPV则是根据光伏方阵大小与建筑采光要求来确定发电的功率并配套系统。
BIPV光伏系统设计包含三部分，分别为光伏方阵设计、光伏组件设计和光伏发电系统设计。
光伏方阵设计，在与建筑墙面结合或集成时，一方面要考虑建筑效果，如颜色与板块大小；另一方面要考虑其受光条件，如朝向与倾角。光伏组件设计，涉入电 池片的选型（综合考虑外观色彩与发电量）与布置（结合板块大小、功率要求、电池片大小进行）；组件的装配设计（组件的密封与安装形式）。光伏发电系统的设 计，即系统类型（并网系统或独立系统）确定，控制器、逆变器、蓄电池等的选型，防雷、系统综合布线、感应与显示等环节设计。
4.4结构安全性与构造设计
光伏组件与建筑的结合，结构安全性涉及两方面：一是组件本身的结构安全，如高层建筑屋顶的风荷载较地面大很多，普通的光伏组件的强度能否承受风压变形时是否会影响到电池片的正常工作等。二是固定组件的连接方式的安全性。组件的安装固定不是安装空调式的简单固定，而是需对连接件固定点进行相应的结构计 算，并充分考虑在使用期内的多种最不利情况。建筑的使用寿命一般在50年以上，光伏组件的使用寿命也在20年以上，BIPV的结构安全性问题不可小视。
构造设计是关系到光伏组件工作状况与使用寿命的因素，普通组件的边框构造与固定方式相对单一。与建筑结合时，其工作环境与条件有变化，其构造也需要与建筑相结合。 4.5光伏建筑一体化（BIPV）对光伏方阵与光伏组件的要求 （1）影响光伏发电的因素
简单地讲，影响光伏发电的有两个方面。一是光伏组件可能接受到的太阳能，二是光伏组件的本身的性能。
由于太阳能发电的全部能量来自于太阳，因而太阳能电池方阵所能获得的辐射量决定了它的发电量。而太阳辐射量的多少与太阳高度、地理纬度、海拨高度、大 气质量、大气透明度、日照时间等有关[2]。一年当中四季的变化，一天当中时间的变化，到达地面的太阳辐射直散分量的比例，地表面的反射系数等因素都会影 响太阳能的发电，但这些因素对于具体建筑而言是客观因素几乎只能被动选择。对于光伏组件而言，光伏方阵的倾角、光伏组件的表面清洁度、光伏电池的转换率、 光伏电池的工作环境状态等是我们在设计过程中应该考虑的。
（2）BIPV对光伏方阵的布置要求
对于某一具体位置的建筑来说，与光伏方阵结合或集成的屋顶和墙面，所能接受的太阳辐射是一定的。为获得更多的太阳能，光伏方阵的布置应尽可能地朝向太阳光入射的方向，如建筑的南面、西南、东南面等。
（3）BIPV对光伏组件的要求
BIPV将太阳能光伏组件作为建筑的一部分，对建筑物的建筑效果与建筑功能带来一些新的影响。作为与建筑结合或集成的建筑新产品，BIPV对光伏组件提出了如下新的要求。
1、颜色与质感
用于BIPV的光伏组件，由于其安装朝向与部位的要求，在不可能作为建筑外装饰的主要材料的前提下，光伏组件的颜色与质感需与整座建筑协调。 2、强度与抗变形的能力
当光伏组件与建筑集成使用时，光伏组件是一种建筑材料，作为建筑幕墙或采光屋顶使用，因此需满足建筑的安全性与可靠性需要。光伏组件的玻璃需要增厚， 具有一定的抗风压能力。同时光伏组件也需要有一定的韧性，在风荷载作用时能有一定的变形，这种变形不会影响到光伏组件的正常工作。 3、透光率
在光伏组件与建筑集成使用时，如光电幕墙和光电采光顶，通常对它的透光性会有一定要求。这对于本身不透光的晶体硅太阳电池而言，在制作组件时采用双层玻璃封装，同时通过调整电池片之间的空隙来调整透光量。
4、尺寸和形状
目前市场上大部分的光伏组件的为用于光伏电站和与光伏电子产品配套，规格相对比较单一，不能适应建筑多样化与个性化的要求。用于BIPV的光伏组件，需要结合建筑的不同要求，进行专门的设计与生产。 4.6光伏幕墙及光伏采光顶的设计概况
光伏建筑一体化在设计时，通常将建筑物所在当地的经纬度，结合当地气象公布情况，寻找日照发电最佳角度。一般太阳能光伏系统的方阵采用正南方安装，其太阳能年采集能量最高。光伏幕墙在设计时，还须考虑风压，抗震，风荷载所处的标高以及密封性能的问题，选择合适的安装角度和方向。光伏幕墙、采光顶是最佳的安装结构形式。
光伏建筑一体化在应用中，也应考虑阴雨天对室内侧光线的影响，可以从组件的透光率，设计在10%一50%不等，通过组件中晶体硅电池片的排列间隔，而达到合适的透光率。一些场合也可用非晶硅加工成建筑组件，这需要考虑组件的安全性能是否达到建筑幕墙部位的设计要求而定。光伏采光顶采用横隐竖明的结构形式，更便于屋面的排水。由于光伏幕墙是特殊建筑其中一种表达形式，有必要考虑通风降温的实际间题。设计时，将外装饰与幕墙结构协调结合，使光伏建筑一体化更富有生机，更能本现现代建筑的环保绿色设计理念。 光伏幕墙本身具有符合幕墙的建筑规范，又能够利用太阳能将太阳光转换成直流电能，通过逆变器变换成交流电源，或通过控制器整流稳压成直流电能。其发电系统有独立电网系统和并网系统以及带蓄能的独立电网系统等形式进行设计配置于光伏建筑一体化中。由于蓄电池的使用寿命和维护的问题，往往并网系统应用于光伏幕墙更具优势，并网系统的建造价格比带蓄能的独立电网系统要低，而且并网系统的年发电量比独立电网系统要多。带蓄能的独立电网系统具有应急发电功能。这是两者的优缺点。 4.7部分节点设计
系统设计时，考虑到安全、密封性能、便于维修的实际情况，将双玻璃光伏组件设计
成隐框安装型式是很好的一种组合形式。也就是将组件的引出线从组件边缘 面通过定制的引线盒引出正、负两极并配置决速接驳插头。组件的申、并联电缆从隐框结构幕墙骨架的铝型材的外侧面或上下侧面白洲曹走线并汇急到各个单元的接 线汇流盒配套旁路二极管和防反充二极管，最后各个汇流盒汇总到直流柜完成直流电的输人。连接完毕后有扣板盖住并边缘打密封胶达到隐蔽安装的目的。这样既保证了组件连接密封性达到IP65的防水要求，又
不影响幕墙屋顶视觉外观，这是一种比较完善的组合结构。图2一图5分别是光伏采光顶、光伏幕墙设计部分图片。
5.国内外太阳能光伏发电发展现状及前景
BIPV(光伏建筑一体化)的说法，最早起源于外国，由于其在太阳能的利用技术方面，有着深厚的历史技术底蕴，尤其突出体现于BIPV普遍用于幕墙建筑结构。如德国已经将双玻璃组合的光伏模组直接安装于幕墙的外围护结构上。有许多建筑外型给人一种耳目一新的全新视角。他们采用的这种做法，既能够保证建筑物幕墙的安全性能，又能够对太阳能源的利用，是一种绿色能源建筑。
我国生产的光伏组件占世界较大的份额，国内也有一些光伏电站的示例。但真正能够与国外所谓提出的光伏BIPV的示范工程，却是少之又少。这其中有二方面原因。其一，光伏组件及光伏系统的生产公司，他们缺少在幕墙建筑设计方面的技术，对幕墙的安全要求也知者甚少。其二，作为幕墙公司，他们对光伏发电的应用概念较为模糊，也没有做更深层次的研究。正因为这两种原因，国内未有较好的示例工程，可供业界同行共享技术。
一直以来，太阳能等可再生能源在建筑技术上的完美应用都是企业梦寐以来的追求，太阳能与建筑结合 创造的低能耗高舒适度的健康居住环境，不仅让住户家庭生活得更自然更环保，而且能节能能减污，对实现社会可持续发展具有重大意义。在人类面临生存环境破坏 日益严重和能源危机的今天，如何开发利用环保节能的住宅配套部品就成了一个焦点话题。太阳能—作为一种免费、清洁的能源，在住宅建筑中的利用，将关系到可持续发展的战略，可谓意义深远。经过数年的研究和开发，太阳能的利用已取得显著成果并转化为生产力。而太阳能与建筑的结合，也在住宅建设中越发呈现出其不可替代的地位，并成为住宅建设中的一个最新亮点。在当代，太阳能与建筑的发展 必须有一定的策略与之相适应，一是成熟的
被动太阳能技术与现代的太阳能光伏光热技术的综合利用；二是保温隔热的维护结构技术与自然通风采光遮阳技术的有机结合；三是传统建筑构造与现代技术和理念的融合；四是建筑的初投资与生命周期内投资的平衡；五是生态驱动设计理念向常规建筑设计的渗透；六是综合考虑区域 气候特征、经济发达程度、建筑特征和人们的生活习惯等相关因素。综合考虑社会进步，技术发展和经济能力等因素，在建筑物的策划、建筑设计、使用、维护以及改造等活动中，需要多考虑主动利用太阳能。
5.1二十一世纪世界光伏发电的发展将具有以下特点：
（1）产业将继续以高增长速率发展。多年来光伏产业一直是世界增长速度最高和最稳定的领域之一，预测今后10a光伏组件的生产将以20%~30%甚至更高的递增速度发展。光伏发电的未来前景已补愈来愈多的国家政府和金融界（如世界银行）所认识。许多发达国家和地区纷纷制定光伏发展规划，如到2010年，美国计划累计安装4.6GW(含百万屋顶计划)；欧盟计划累计安装6.7GW(可再生能源白皮书), 其中3.7GW安装在欧洲内部, 3GW出口; 日本计划累计安装5 GW (NEDO日本新阳光计划); 预计其它发展中国家1.8GW (估计约10%), 预计世界总累计安装18 GW.到下世纪中页, 光伏发电成为人类的基础能源之一。
(2)太阳电池组件成本将大幅度降低。光伏发电系统安装成本每年以9%速率降低。1996年平均安装成本约7美元/W，预计2005年可降到3美元/W，相当于光伏发电成本0.11美元/ (kW·h)，2010年发电成本将降到6美分/ (kW·h)。目前美国、欧洲各国特别是德国及日本、印度等都在大力发展太阳电池应用，开始实施的\十万屋顶\计划、\百万屋顶\计划等，极大地推动了光伏市场的发展，前途十分光明。
5.2中国光伏电池的主要产品是单晶硅电池和非晶硅电池，多晶硅电池只有少量的中试产品。从总体上来讲，中国的光伏发电产业，与国外发达国家相比还有很大差距，存在的主要问题是： （1）生产规模小。中国晶体硅光伏电池的全国总计年生产能力仅为3~30MW。1998年中、国单晶硅光伏电池组件的年产量为1．8MW，仅占世界光伏电池总产量的1．14％。生产的规模化程度，比国外的5一20Mw的生产规模低一个数量级。
（2）技术水平较低。目前中国商品单晶硅光伏电池组件的光电转换效率多在11％一15％之间；组件的封装水平较低，有的组件经过3一5年的使用有发黄、起泡、焊线脱落、效率下降等现象；组件的实际使用寿命，也不如国外产品。至今尚无多晶硅光伏电池的生产工厂。非晶硅光伏电池厂只能生产单结电池，稳定性较差，转换效率较低，尚不能生产双结和三结电池。
（3）平衡设备薄弱落后。光伏发电用的控制器、逆变器等关键平衡设备，至今尚无具有一定规模的、拥有较先进生产和检测设备的专业工厂生产，仅在几个研究所等单位有小量的生产，技术性能不够高，可靠性较低，品种规格少，价格也高，更谈不上研究开发更先进的产品。
（4）专用材料的国产化程度不高。银浆、低铁钢化玻璃、PVF等关键封装材料尚未真正实现国产化。国家曾把专用材料的国产化列入“八五”攻关计划，虽然取得了一定成果，但性能仍然不如国外产品，各生产厂为保证产品质量，目前许多专用材料仍然依靠从国外进口。
（5）成本、价格高。目前晶体硅光伏电池组件的生产成本约为25一30元／Wp，平均售价约为35一40元／Wp，成本和售价均高于国外产品，在国际市场上缺乏竞争力。
市场估计和价格估计是建立在以下技术预测基础上的：①晶体硅光伏电池在2010年前仍然是光伏技术的主角，但将向高效率、低成本的方向大步前进；②薄膜光伏电池是21世纪中叶以后的主力电池，前景看好，在2010的前后可望有重大突破，逐步投入商业化生产，并应用于光伏井网发电和光伏屋顶发电等领域；③控制器、逆变器等关键平衡设备将向高可靠、高效率、智能化、低成本的方向发展，并取得重大进展；④将研制开发出更适合光伏发电用的长寿命、低成本、免维护的蓄电池；⑤系统集成技术将更加科学化、规范化、智能化、综合化。