太阳能光伏光热建筑一体化利用的分类和技术展望

随着煤炭、石油、天然气等一次能源日益紧缺，寻找新能源代替常规能源已迫在眉睫，各国均对风能、太阳能、核能进行研究，尤其是对太阳能替代常规能源的研究。我国幅员辽阔，太阳能分布广，充分利用太阳能这种新能源已提上日程。况且我国已是生产太阳能集热器和太阳能电池板的大国。

1 太阳能热利用分类
      总的来说将太阳能应用到人们的日常生活中有两种方式：一为太阳热能的直接利用，主要为被动式太阳能集热、室内相变材料蓄放热及主动式太阳能集热三种途径。这种方式仅仅利用了太阳能的热能来满足居民的生活用热。另一种便是对太阳能光伏组件废热的回收利用，在目前各种文献中用到的最多的一个词便是太阳能光伏光热建筑一体化，这种应用也有两种方式：其一为在建筑围护结构外表面上铺设光伏阵列提供电力。其二为在建筑屋顶放置光伏阵列提供电力。

2 太阳热能的收集与利用
      目前在国内外的文献中最普通的太阳热能的收集有以下三种方式：
      2.1 被动式太阳能集热
      通过建筑朝向，合理布置周围环境，巧妙设计外部形体和内部空间，以及选择合适的建筑材料，使建筑物在冬季能够充分的吸收、存储和分配太阳辐射能，这样建筑物室内可以维持一定的温度，达到向室内供暖的目的［1］（数字编号见结尾长文章参考文献说明）。常用形式：直接受益式、集热蓄热墙式、对流环路式和附加阳光间式。

      2.2 室内相变蓄热材料蓄放热
      太阳能集热设备在有日照时能将所集取的太阳热能输送到供暖房间，向室内供暖，但在夜间或无日照时，集热设备就不能发挥作用。因此做好室内热能蓄存，利用蓄热材料所蓄存的太阳热能，在无日照时向室内进行二次供暖，是确保太阳能供暖能否连续、可靠的关键［3］。

      2.3 主动式太阳能集热
      利用集热设备、管道和散热等设备接收、转换并输送太阳能，来满足工程的供暖要求。热媒的传送可以是自然循环也可以是机械循环。对于寒冷地区的热媒，应有防冻措施。
      在主动式太阳能集热系统中，通过太阳能集热器将光能转换成热能，将集热器内循环水加热升温，利用太阳能集热系统循环泵把集热器内加热的水送入蓄热水箱内进行储存，并将蓄热水箱内低温水送入集热器，如此往复循环。太阳能集热器多采用屋顶斜置（多层建筑）和阳台壁挂（高层建筑）的安置方式。
      在上述三种方法中被动式太阳能集热和室内相变蓄热材料蓄放热主要是利用太阳能提高室内温度，而主动式太阳能集热则在前两种的基础之上又增加了对人们日常生活热水的供给。

3 对太阳能光伏组件废热的利用
      我国是生产太阳能电池板的大国。目前市场上畅销的转换率较高的为非晶硅薄膜太阳能电池板。但研究表明，由于光伏组件受阳光照射进行光电转换时，在透射光中高于禁带宽度的高能光子和低于禁带宽度的低能光子以及光生载流子（电子和空穴）复合等，均会释放出能量，其中绝大部分（约80％）转换为热能而使电池温度升高到60℃以上。温度上升将使载流子扩散系数增大、本征载流子急剧增加，从而引起反向饱和电流呈几何级数增长，导致开路电压大幅下降，效率明显降低［4］，照射到非晶硅薄膜光伏组件表面的太阳能八九成并未转换成电能，而是以热能的方式使电池温度升高，而且温度每升高一度电池的输出功率就会降低0.21%。如果余热不能及时被带走，光伏组件温度就会持续上升致使组件光伏效率下降。如果温度过高还会影响组件的寿命。我们为尽可能降低电池温度，以便电池保持一个较高的工作效率，采取了一系列降温提效的措施。
      在众多文献中，将太阳能利用设施与建筑结合在一起，利用太阳能同时提供电能和热能的