过去,光伏行业与建筑行业的从业者可能都面临过同样的两难:建筑的采光需求与光伏的发电要求常常背道而驰。传统思路中,光伏板是建筑的“附加物”。而现在,一种全新的技术产品正在兴起——透光发电玻璃不再只是“能发电的玻璃”,而是一种从根本上重新定义建筑外立面的光电建筑材料。
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功能定位从“附加件”到“建筑材料”
在谈论光伏组件的采光与发电之前,有必要探讨下透光发电玻璃的功能定位问题。
传统光伏思考的是如何最大限度发电,因而不会去思考组件的透光问题。透光发电玻璃除了要完成本职工作——发电外,更要像一块普通的建筑玻璃一样,满足建筑对采光的需求。因而,它的产品定位已经从单纯的光伏组件,升级为“能发电的建筑材料”,必须要在透光功能与发电性能两者之间寻找一个平衡点。
这意味着,它不再是“锦上添花”,而是建筑本身不可或缺的一部分。我们要用看待建材的眼光,来审视它、设计它、应用它。
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核心突破两种技术路线的博弈
如何平衡采光与发电这对“天敌”?这背后其实是两种技术路线的巧妙博弈。无论是传统的晶硅,还是如今大放异彩的碲化镉薄膜,要实现高透光率,则不可避免地要牺牲一定的发电效率。既透光率越高,发电量越低。
晶硅组件普遍通过调整电池片的间距来实现透光效果,想象一下,一块块电池片中间留着空隙,光线就进来了。但问题在于,这种方式的透光效果和美观性往往不尽如人意,建筑设计师和业主方往往难以接受。
碲化镉薄膜组件的核心突破在于,将发电层从厚厚的硅片替换为薄薄的化合物膜层,通过精确调整膜层的厚度、对膜层进行激光划刻来实现透光效果。透光效果非常均匀,并且美观性与传统建筑玻璃能够媲美,透光率从10%至80%都可任意调整。
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场景应用不同空间的光电表达
透光光伏的价值,体现在建筑的每一个角落,在不同的场景下有不同的价值表达。
采光顶、中庭天窗:在这些需要大量引入自然光的地方,一般采用20%透光率发电玻璃。它能够将刺眼的太阳直射光转变为柔和的漫反射光,既保证的空间的明亮舒适,又能稳定输出电力。
一些对造型和外观有特殊要求的建筑,还可以做彩色透光,如世园会中国馆项目共安装了1000多片不同规格和尺寸的彩色碲化镉发电玻璃,组件的室外侧与普通玻璃颜色接近,室内侧则选用金黄色,用以突出国家的文化与礼仪。
宁波天一广场彩色光伏停车棚采用彩色透光光伏与标准黑色组件相结合的方式,从空中俯瞰能看到“天一”logo图案,从内仰视能切身体会彩色组件五彩斑斓的美。
建筑外立面:建筑内部尤其是办公大楼对光线透过的要求相对更高,一般采用40%透光率的碲化镉薄膜光伏组件。40%透光率是建筑采光与组件发电的完美平衡点,既保证了组件的发电量,室内远眺效果又跟普通玻璃几乎没有差别。从建筑能耗的角度来讲,还能够有效降低建筑得热,从而进一步减少空调运行能耗。
建筑遮阳、雨棚:透光光伏组件与建筑遮阳、雨棚等的结合最为高效,这类建筑本身就位于建筑顶部的阳光直射区,能够最大化利用光照资源。杭州国家版本馆突破性采用了3860mm、3950mm、4470mm等多种超长尺寸结构的碲化镉发电玻璃,细长透光的发电玻璃与挑檐结构相得益彰,既满足了采光需求,又源源不断地提供绿色电力。
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跨界融合共绘“光电建筑”新蓝图
要让透光发电玻璃真正发挥出它的潜力,光伏行业和建筑行业的深度协同,是必不可少的。
目前,越来越多的建筑师开始将“发电性能”纳入建筑设计时的考虑因素。建议在设计阶段就根据光伏组件的标准尺寸来调整建筑分格,标准光伏组件的经济性相对更好,能够在成本效益和设计美学之间找到最佳平衡点。
对于光伏工程师而言,发电效率不再是唯一追求,而是要与透光率、颜色、质感等多目标进行权衡。深入理解建筑规范中的采光系数、可见光透射比等核心参数才是正确解法,让光伏真正“读懂”建筑。
碲化镉透光发电玻璃,正以前所未有的姿态,将光伏发电的绿色能源属性,与建筑的采光、美学、节能需求完美融合。相信在不久的将来,当我们抬头仰望摩天大楼,低头穿梭于商业广场,甚至驻足于城市公园,都会发现,那些曾经只是“承载”的玻璃幕墙,已经悄然变成了能够发电的艺术品。