摘要：当今全球能源十分紧缺，节约能源已成为大势所趋，各国都在倡导节能减排。我国正处于工业化中期阶段，加快发展战略性新兴产业是我国转变经济发展方式，引领未来经济社会可持续发展的重大战略选择。太阳能光伏发电技术因为节能环保而得到了广泛的应用，本文简单介绍了光伏发电这一新型环保、节能技术的原理以及当前太阳能电池的主要类型，并进一步分析了太阳能光伏发电在民用建筑的应用。
关键词：光伏发电；民用建筑；应用
能源是社会发展的根本动力，现代的民用建筑对传统的能源过分依赖，高能耗、低效率的建筑不仅增加了能源的消耗，而且污染环境。太阳能光伏发电直接将太阳光转换成电能，是一种不需燃料、没有污染获取电能的高新技术，而且安全可靠、清洁卫生、无噪声、无污染、建设周期短、维护简单，近年来，随着建筑节能要求的提高，太阳能光伏发电系统与建筑一体化已成为应用光伏发电的发展方向[1]。
1.太阳能光伏发电中太阳能电池的工作原理
太阳能光伏发电的能量转换器是太阳能电池，又称光伏电池。太阳能电池发电的原理是光生伏打效应。当太阳光（或其他光）照射到太阳能电池上时，电池吸收光能，产生光生电子-空穴对。在电池内建电场的作用下，光生电子和空穴被分离，电池两端出现异号电荷的积累，即产生“光生电压”，这就是“光生伏打效应”。
若在内建电场的两侧引出电极并接上负载，则负载就有“光生电流”流出，从而获得功率输出。这样，太阳的光能就直接变成了可以使用的电能。
太阳能电池将光能转换成电能的工作原理概括如下：第一，太阳能电池吸收一定数量的光子后，半导体内产生电子-空穴对，可称之为“光生载流子”，两者的电性相反，电子带负电，空穴带正电；第二，电性相反的光生载流子被半导体P-N结所产生的静电场分离开；第三，光生载流子电子和空穴分别被太阳能电池的正、负两极所收集，并在外电路中产生电流，从而获得电能。
2.太阳能光伏发电系统的优点
太阳能光伏发电系统的主要优点在于：无资源枯竭危险，绝对干净，（无污染，除蓄电池外）不受资源分布地域的限制，可在用电处就近发电，能源质量高，使用者从感情上容易接受，获取能源花费的时间短，供电系统工作可靠。
同时该发电系统也存在诸多不足之处：阳光照射的能量的分布密度较小，能够获得的能源的量与环境、季节、天气、昼夜以及阴晴等气象条件有很大的关系，造价比较高。
3.太阳能光伏发电系统的特点
按照应用类型，可将太阳能光伏发电系统分为独立光伏发电系统与必亡光伏发电系统两大类型。其主要特点有以下五个方面。
3.1能够有效保障电网电压的稳定性。太阳能光伏发电系统可以通过对电网进行调峰发挥削峰填谷的功能，有效地改善电网的功率因数，保证电网末端的电压稳定，进而防止电网杂波的发生。
3.2能够大大减少蓄电池组的投入成本。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆太阳能光伏发电系统能够将其所发电能高效并入电网，以电网为其储存电能的装置可以减少蓄电池组的投入成本。
3.3能够最大限度地实现资源的优化配置。太阳能光伏发电系统的光伏电池能够实现与建筑设计的完美结合，通常情况下，把每一块太阳能电池板的额定电压设置为1V～3V，在进行串联或并联后可将电压调到30V～50V的直流电，再将其与逆变器和控制器实现连接。这样，太能电池板既能够作为建筑设计的装饰材料，又能够发挥其发电作用，使资源得到了最大限度的优化组合配置，可谓一举多得。
3.4能够保证出入电网的灵活自如。太阳能光伏发电系统能够有效地解决民用住宅供电系统的电力负荷过大问题，保持其供电系统的负荷平衡，降低供电线路中的电能损耗。
3.5能够最大限度地保护环境。太阳能光伏发电系统能够充分利用取之不尽、用之不竭的可再生太阳能资源，避免资源短缺问题的进一步恶化；其次，太阳能光伏发电本身不需要任何燃料，也不会产生二氧化碳等污染物，不会对空气等造成污染；最后，太阳能光伏发电均采用自动控制技术，不需要任何机械转动部件，也没有任何噪声，不会对民用住宅环境产生噪声污染[2]。
3.光伏发电在民用建筑中的应用
光伏发电与建筑物相结合，不额外占用土地资源，可以自发自用，减少输电投资和输电损失，且在建筑用电高峰可以缓解电力紧张，保证建筑物的电力供应，同时还可以建筑物降低对传统能源的依赖，促进建筑节能减排。
3.1 光伏发电与建筑一体化
光伏发电与建筑一体化（BIPV），就是将太阳能光伏电池板与建筑物屋顶及外立面相结合达到充分利用太阳能的功效。目前主要有以下应用形式[3]：
3.1.1应用在建筑物的部分或者全部的屋顶。常用在一些大型的公共建筑，如体育场馆、火车站、汽车站等，在在项目建成投入使用后，太阳能光伏发电系统将提供电能供室内照明及设备使用。
3.1.2成立专门的太阳能光伏发电站。此类项目往往用于群体建筑，如北京奥运场馆及奥运村、住宅小区等[3]。
3.1.3将太阳能电池板做成建筑外墙窗户的雨篷、阳台窗户的雨篷或者建筑物外立面玻璃幕墙。此类项目多用于单体民用建筑。
3.1.4应用于路灯和一些景观照明灯。主要应用于市政设施。
3.2 目前光伏发电应用于建筑中存在的问题
太阳能光伏发电与建筑结合目前仍有许多问题需要解决：太阳能电池板组件价格偏高导致项目初期的投入加大；国家对这一建筑类型的技术规范有待进一步具体和完善；有地域限制，我国北方地区的日照时间短，应用较为困难；项目资金回报率较慢等等。
4.结语
综上所述，光伏建筑一体化是未来光伏应用中最重要的领域之一。随着新能源的不断发展和城市节能减排、绿色环保需求的日益增加，太阳能光伏建筑一体化越来越成为太阳能应用发电的新潮流。
参考文献
[1]王思乡，丁玲.民用建筑中光伏发电系统设计[J].《建设科技》，2011年第17期.
[2]沈辉，曾祖勤.太阳能光伏发电技术.北京：化学工业出版社，2005，9.
[3]赵争鸣，刘建政，孙晓瑛.太阳能光伏发电及其应用.北京：科学出版社，2005.
论文作者:李辰煜
论文发表刊物:《建筑学研究前沿》2018年第19期
论文发表时间:2018/11/12
标签：光伏论文; 太阳能论文; 太阳能电池论文; 电能论文; 系统论文; 民用建筑论文; 建筑论文; 《建筑学研究前沿》2018年第19期论文;