來源：光伏幕牆在建築工程中的應用研究（jiū） 

建（jiàn）築幕（mù）牆是建築與外（wài）界環境隔斷與聯（lián）係的中（zhōng）間媒介，是建築物與外界能量交換與傳遞的（de）重要組（zǔ）成部分。

當前，行業內逐漸將目光聚焦在光伏幕牆領域，尤其在一些大（dà）中型城市，高層建築林立，大量的建築外牆為光伏建（jiàn）築一體化應用提供了機會。因此（cǐ），優質光伏幕（mù）牆設計已成為建築工程響應節能理念的重要保障之一。

▲ 鄂州順豐花湖（hú）機場碲化鎘光伏幕牆

一、光伏建築一體化

光伏建築（zhù）一體化（BIPV）是指將（jiāng）太（tài）陽能光伏發電技術與建築工程融為一體的技術，不僅可以作為建築工程的圍護結構，還可以將太陽能轉化為電能，供建築物加以利用（yòng），富（fù）餘的電能還可以輸送到城市電網。光伏建築一體（tǐ）化的優（yōu）點有：

1、清潔綠色：與傳統化石能（néng）源不同，太（tài）陽能利用可以做到無汙染、零排放，是一種真正意義上的環境友（yǒu）好型能源。

2、節約（yuē）用地：隨著城鎮化進（jìn）程加快，土地資源越來越緊缺，而光伏係統與建築（zhù）物結（jié）合，實現土地資源利用最大化（huà），尤其適合在大中型城（chéng）市推廣。

3、調峰填穀：夏季炎熱高溫，城市熱島效應嚴重，如果將光（guāng）伏技（jì）術引入城市（shì）建築體係，不僅可以緩解城（chéng）市熱島效應，而且可以給城市電網提（tí）供補給。

4、造型新穎：光伏建築一體化可以（yǐ）給建築工程設計提供一（yī）種全新的表（biǎo）皮藝術（shù）效果，豐富（fù）城市建築的外（wài）觀造型。

▲ 嘉（jiā）興秀洲科（kē）創中心碲化（huà）鎘透光光伏幕牆

二、光伏幕牆在建築（zhù）工程中應（yīng）用可行性評價

1、滿足建築美學的要求：在傳統光伏幕牆中，我們通常將光伏組件埋設在玻璃幕牆結構（gòu）中，既保（bǎo）證幕牆外觀不（bú）受影響，也可（kě）以（yǐ）保護光伏組件正常運行，避免其被外界環境（風荷（hé）載、雨水等）影響。而隨著光伏產業技術的不斷發（fā）展，我們在光伏幕牆設計時，可選擇不同類型的光伏模塊，然後通過選擇性設計將其定向排列，當陽光照射進光伏幕牆時，形成不同的光影（yǐng）藝術效果，既實（shí）現了建築節能，又不失結構外觀（guān）新穎性（xìng），滿足人們對建築美學的（de）要求。

2、滿足建（jiàn）築物采光的要求：幕牆結構設計（jì）中，對建築物（wù）采光要求也不（bú）容忽視。隨著光伏技術的不（bú）斷發展，光伏組件透光性取得重大突破，光伏幕牆係統滿足采光要求已不是難題，光伏幕牆可（kě）實現（xiàn）在滿足（zú）有效光照的同時，精確控製陽光進入室內的光照強度。

3、滿足建築安全性能的要求：光伏（fú）幕牆作為建築工程（chéng）的最外部結構，除展現建築美學效（xiào）果外（wài），對建築物安全的保護作用也至關重（chóng）要。光伏幕牆是光伏組件與玻璃（lí）幕牆的集成化產品，為確保光（guāng）電轉（zhuǎn）換正常運行，其自身強度要求已經很高。但考慮到建築工程自身特點，光伏幕牆的選擇（zé）還應與建築工程選址、建築物高度、光伏幕牆安裝工藝等具體因素相結合（hé），經精確計算後方可確定。

4、滿足（zú）安（ān）裝便（biàn）捷的要求：光伏幕牆是光伏組件與傳統建築幕牆的結合體，其安裝工藝可參考傳統幕牆（qiáng）。而傳統幕牆應用到現在為止已（yǐ）有近四十年時間，在我國湧現出大中小型的各種幕牆結構，幕牆安裝工藝已（yǐ）很成熟，完全可以滿足安裝便捷性要（yào）求。

5、滿足較長使用壽（shòu）命的要求：光伏幕牆與傳統幕（mù）牆構造方式類（lèi）似，從結構角度講，其使用（yòng）壽命完（wán）全可以得到有效保（bǎo）障，唯一需要考慮的是其光伏組件的使用壽命。而（ér）隨著全球光伏（fú）技術的（de）飛速發（fā）展，光（guāng）伏組件使用過（guò）程的性（xìng）能衰減已得（dé）到很好控製，新材料（liào）、新技術不斷問世，也讓光伏組（zǔ）件壽命不（bú）斷延長（zhǎng）。

6、滿足節能環保的要求：光伏幕牆發電的核心環節是太陽能光電轉換，無粉塵、無廢氣等（děng）汙（wū）染，且發電過程（chéng）無噪聲，同（tóng）時，應用新材料、新技術可（kě）以吸收陽（yáng）光照射玻璃表（biǎo）麵而產生的反射光（guāng），緩（huǎn）解光汙染現象。合理利用建築（zhù）外表（biǎo）皮，節（jiē）約土地資源，利用（yòng）太陽能光電轉換（huàn）作用，產（chǎn）生的（de）電力資源在保障自給自足的情（qíng）況下，還可以補給城市電網，滿足節能環保要求。

▲ 申洲國際碲化鎘彩色圖案光（guāng）伏幕牆

三、碲化鎘薄膜類（lèi）太陽能電池

碲化鎘薄膜類太陽能電池是在（zài）玻璃基片或其他襯底（dǐ）基（jī）片上，依次沉積多層薄膜製備（bèi）而成的光伏組（zǔ）件。

碲（dì）化鎘是一種高吸（xī）收係數的化（huà）合物半導（dǎo）體材料，其（qí）吸收係數約是矽的100倍。碲化鎘薄膜類太陽能電池也具備極佳的弱光特性，對全光譜都有較好的吸收。

相比矽基薄膜類太陽能（néng）電池，碲化鎘薄膜類太陽能電池在陰（yīn）雨天等低紫外線條件下光吸收效率和高溫特性更優異，整體性能更好。

碲化鎘薄膜類（lèi）太（tài）陽能（néng）電池不（bú）存在（zài）本征光致衰減效應（yīng），可（kě）保證25年80%的輸出功率。

碲化（huà）鎘薄膜類太陽能電（diàn）池外觀呈淺灰色，適用於偏冷（lěng）色（sè）調的建築外（wài）牆，另（lìng）外碲化鎘薄膜光伏發電玻璃還可以靈活調整顏色（sè）圖案、透光度、分格尺（chǐ）寸等（děng），在光伏幕牆項目應用中（zhōng）較多（duō）。

▲ 碲（dì）化鎘光伏幕牆透光效果

四、光伏幕牆構造設計分析

目前，光伏幕牆的安裝主要采用明框光伏幕牆和隱框光伏幕牆兩種構造方式。

一）、明框光伏幕牆（qiáng）構造方式

明框光伏幕牆結構係統主要包括鋁合金立柱、鋁合金橫梁、鋁合金壓板、光伏玻璃、光伏（fú）電纜、不鏽鋼彈簧銷釘等組件，如下圖所示

▲ 明框光伏幕牆鋁合金立柱結（jié）構 圖片（piàn）來源：網絡

▲ 明框光伏幕牆鋁合金橫梁結構  圖片來源：網（wǎng）絡

光伏（fú）幕牆（qiáng）鋁合金立柱是（shì）承受幕牆豎向支撐的主受力組件，是整個幕牆結構體係的安全保障。幕牆結構體係在受到重力荷載、震動荷載、風荷載等（děng）外部荷載作用時，可通過鋁合金立柱將荷載傳遞至混凝土主體結構，進而確保整個結構體（tǐ）係的安（ān）全。光伏幕（mù）牆鋁合金（jīn）橫梁將其（qí）接收（shōu）的荷載通過連接件傳遞至立柱，進而形成完整的光伏幕牆支撐（chēng）體係。各組件的作用如下。

1、鋁（lǚ）合金（jīn）立柱：光伏幕牆主受力組件，除承擔光伏玻璃等構件的自重荷載外，還要承擔外部（bù）環（huán）境施加的震動荷載、風荷載等。同時，還要通過連接組件把光伏幕牆固（gù）定在建築物外牆上，並在其後（hòu）部走線槽內布設光伏電纜。

2、鋁合金橫梁：光伏幕牆（qiáng）次受力組件，除承擔光伏玻璃等構（gòu）件的自重荷載外，還要將橫向荷載傳（chuán）遞至（zhì）鋁合金（jīn）立柱，與（yǔ）立柱等組件共同構成了光伏幕牆支撐體係，並在其上下側走（zǒu）線槽內布設光（guāng）伏電纜。

3、鋁合金壓板：鋁合金立（lì）柱、橫梁的外（wài）裝飾壓板，在幕牆係統中主要起裝飾作用。

4、光伏玻璃、光伏電纜：光伏玻璃將（jiāng）接收的光能轉化為電能，然後通過光伏電纜將（jiāng）電能傳輸到（dào）用電（diàn）設備或城市電網，是光伏幕牆係統光電（diàn）轉換和電能傳輸的主要組件。

5、不鏽鋼彈簧銷釘：光伏幕牆係統中立柱與橫梁的連接組（zǔ）件，是幕牆體（tǐ）係完整性的重要保障。

通過設計創（chuàng）新，以傳統幕牆（qiáng）結構支撐體係為基（jī）礎，將（jiāng）光伏玻璃和（hé）光伏電纜（lǎn）等組（zǔ）件巧妙地隱藏到幕牆係統，在保證（zhèng）幕牆外觀（guān）效果的前提下，實現了光伏建築一體（tǐ）化。

二）、隱框光伏幕牆構造方式

光伏幕（mù）牆需要同陽光有充分（fèn）接觸（chù）才能實現光電轉換效率的最大化，而隱框光伏幕牆（qiáng）構造方式可以最大限度地避免自身構件對陽（yáng）光的遮擋，降（jiàng）低其對光電轉換效率的影（yǐng）響（xiǎng）。

因此，在現有的光伏幕牆工程案例（lì）中，很多采用隱框光伏幕牆構造方（fāng）式。通過對明框光伏幕牆構造（zào）方（fāng）式進行優化可演變成隱框光伏幕牆，其構造方式如下圖所示。

▲ 隱框光伏幕（mù）牆鋁合金立柱結構（gòu）  圖片來源：網絡

▲ 隱框光伏幕牆鋁合金橫梁結構  圖片來源：網絡

光伏幕牆的使用不僅可以讓建築物擁有美麗的“外衣”，使（shǐ）建築物給人們以眼前一亮的效果，也讓建築與城市環境（jìng）相得（dé）益（yì）彰，還可以緩解不可再生能源的消耗，從整體上改善城市環境，做到節（jiē）能（néng）環保。