[科普中国]-光电幕墙

光电幕墙，即粘贴在玻璃上，镶嵌于两片玻璃之间，通过电池可将光能转化成电能。这就是--太阳能光电幕墙。它是用光电池、光电板技术，把太阳光转化为电能，它关键的技术是太阳能光电池技术。太阳能光电池是利用太阳光的光子能量，使得被照射的电解液或者半导体材料的电子移动，从而产生电压，这称为光电效应。

简介太阳能是一种取之不尽、用之不竭的能源。为了把太阳能无污染地转换成可利用能源，光电幕墙技术应运而生。光电幕墙(屋顶)是将传统幕墙(屋顶)与光生伏打效应(光电原理)相结合的一种新型建筑幕墙(屋顶)。这种新兴的技术，将光电技术与幕墙系统技术科学地结合在一起。

光电幕墙除了具有普通幕墙的性能外，最大的特点是具有将光能转化为电能的功能。太阳电池利用太阳光的光子能量，使得被照射的电解液或者半导体材料的电子移动，从而产生电压。1

发展情况早在100多年前，人们就发明了光电模板，即利用光照使浸入电解液的锌电板产生电流。到了1954年，美国研究人员使用元素硅取得巨大成就，光电模板首先被用在宇宙航行上。现在，人们越来越关注健康，绿色环境意识日益增强，科技发展进步已将光电模板装入幕墙中变为可能，使用光电幕墙的时候到了。

进入90年代后，随着常规发电成本的上升和人们对环境保护的日益重视，一些国家纷纷实施、推广太阳能屋顶计划，并提出了“建筑物产生能源”的新概念，由此推动了光电技术的大规模开发与应用。美国、日本、德国、意大利、印度等许多国家都已建有太阳能屋顶或外墙的建筑。

在1991年慕尼黑最大的建筑行业展览会上，德国的旭格公司首先展出了光电幕墙，这是一个发展项目，也是将光能应用于建筑装饰业的开始，引起了专业人士的关注。

光电幕墙还提供了一种与众不同的造型，因为这是科技发展进步的标志，也是企业文化不可或缺的一个要素。

玻璃工程案例世界上最大的太阳能屋顶光电系统安装在新慕尼黑贸易展览中心。

该系统由7812块西门子单晶硅组件组成方阵，每块功率130W，总容量超过IMW，所发电力与20KV电网相联，每年能发电100万KWH，足够340户德国家庭使用。

Marina Pinnacle该项目坐落于中东迪拜，为一幢250米高、全单元式幕墙的酒店式公寓。

证大喜玛拉雅艺术中心该项目坐落于上海浦东，由日本著名建筑大师矶崎新设计。包括酒店、办公楼、异形体等建筑。 整个幕墙面积超过6万平米。

国内案例江西天工开物国际论坛会址

该项目坐落于江西新余，为一全木结构外加全玻璃幕墙及采光顶建筑，造型新颖。 江西新余自然科学博物馆

该项目坐落于江西新余，主要外墙系统包括40m高的玻璃墙和双曲面的金属屋面，立面幕墙采用外循环双层幕墙。

佘山高尔夫别墅（1号地块）

该项目坐落于 上海松江佘山区域，位于高尔夫别墅区的1号地块，由20余栋顶级别墅组成，外墙系统主要为欧式石材幕墙。

江苏东台磊达国际大酒店(五星级)

该项目坐落于东台市中心，包括酒店主体楼、康体楼、娱乐楼、餐厅、会所等建筑。由香港著名建筑师巴马丹拿(P&T)设计。

宁波联盛国际商业广场

该项目坐落于宁波鄞州中心区，包括一幢异形高层办公楼和大型绳索状商业裙楼。

宁波东部新城B2地块商务办公楼

该项目位于浙江宁波，包括一幢高层办公塔楼和裙房。

宁波东部新城B4地块商务办公楼

该项目位于浙江宁波，包括一幢办公塔楼和裙房。

江苏吴江商业银行盛泽支行

该项目位于吴江盛泽，包括一幢11层高的办公塔楼和三层的银行业务裙房。

上海陆家嘴时代金融中心

该项目坐落于中国上海的浦东开发区，包括一幢47层楼的办公楼，和一座6层高的裙楼，主入口建上海第一幅单层索网幕墙。

主要幕墙系统包括单元式玻璃幕墙、石材幕墙、铝板幕墙、玻璃肋系统、拉索幕墙等。

北京澳特莱食品加工园

该项目坐落于北京中关村内，包括厂房、研发中心、专家楼等，主要为2008北京奥运会提供食品配送服务。

宁波老外滩幕墙维修

该项目坐落于浙江宁波市，整个建筑群有多幢多层房屋构成，建筑风格别具特色。幕墙由木条幕墙和玻璃窗组成，2003年建成后陆续发生漏水情况。

福记多鲜乐(上海）研发中心大楼

该项目坐落于中国上海的嘉定区，包括一幢多层的办公楼 和研发中心，主要幕墙系统包括框架式玻璃幕墙、石材幕墙、铝板幕墙、U型玻璃、点式玻璃、玻璃肋系统等。

浙江利时大厦

该项目坐落于浙江宁波，包括一幢多层的高级商务办公楼，主要幕墙系统包括玻璃幕墙、石材幕墙、U型玻璃等。

浙江桑德兹大厦

该项目坐落于浙江宁波，包括一幢多层的高级商务办公楼，主要幕墙系统包括玻璃幕墙、石材幕墙、铝板幕墙等。

浙江宁波南部商务区

该项目坐落于浙江宁波鄞州南部商务核心区，包括多幢高层和多层建筑，主要幕墙系统包括玻璃幕墙、陶土板幕墙、不锈钢板、折叠陶土遮阳板等计

财富中心二期，北京 国贸三期，北京 越洋广场，上海

Ocean Height,迪拜 恒隆广场2期，上海 嘉华中心，上海

京澳中心，北京 琶洲香格里拉大酒店，广州 世茂大酒店，南京

经济分析地球上每平方米土地每年所获得的太阳直射光和斜射光平均为1000千瓦时，怎样才能有效利用大自然所赋予的宝贵财富呢？现在，人们越来越关注健康，绿色环境意识日益增强，科技发展进步已将光电模板装入幕墙中变为可能，使用光电幕墙的时候到了。

随着节能和环保的需要，我国正在逐渐接受这种光电幕墙。为了满足国内需求，民营企业振海集团已与在世界光电幕墙领域居领先地位的PSI-皮尔金顿太阳能国际有限公司合作，引进、生产这种光电幕墙。

但是我国太阳能辐射能量密度最大的地区是西藏，可以达到0.266KW/㎡（数据来自网上），9 [, J2 Z; @# Q D& c& b0.267KW/㎡*10000㎡*20%（光伏电池效率）*10%（日光斜射折合的有效平均面积）*95%（光伏控制系统）*80%（电池充电效率）*95%（电池放电效率）*85%（逆变器效率很多商家吹嘘能达到90%，其实很少）*95%（稳压器效率）=31.13KW。（也可以换个地区，四川：0.118*116.6=13.76KW（平均））西藏理论上：31.13*8760H/Y=272698.8KWH*0.5元/KWH=136349.4元，成本：10000㎡*10000元/㎡=1亿，1亿/13.6万/年=735.3年，也就是说如果设备一直可以运行的理想状态下，需要735.3年才能收回成本。这么长时间，这个幕墙的主体结构估计已经降解了。这么算来，现在做光电幕墙太不切实际了，等光伏电池的转换效率能达到80%再说吧！

光电幕墙的造价：10000元/平米

普通的玻璃幕墙的造价不到1000元/平米

BIPV的要1W多点

非晶硅每平米整体报价大概在5K-8K左右

工作原理设计光电幕墙需考虑电池、模板、导线和变压器各个因素，各电池组成模板，各模板组成小分格，并通过导线连接，所有导线又组成一个PV变压器。一个PV变压器是一个封闭的幕墙部分，每套光电设备可由一个或多个变压器组成。每套光电设备都先产生直流电，再由直流电转变成交流电，并由电压网传输，逆整流器再将230/400伏的电压转变成频率通常为50赫兹的电能。

晶体电池通过导线相互连通，并被接在大表面的模板上，这些电池被嵌入坚硬的树脂玻璃中，导线可接在模板背面或玻璃边缘。作为模板一个组成部分的非晶体是一个完整的平面，相互连通，被嵌入两块玻璃和透明度高的树脂中。所有模板都可作为幕墙的建筑材料使用，这些模板极为坚固，电绝缘性好，符合二级安全标准。采取这些措施后，即使发生失误，在可触摸部位也不会出现危险的电压。光电模板具备抵御外界环境侵扰的能力，或在臭氧，或在酸雨，或在零下50至90℃的环境中，光电模板仍可使用几十年，而且是极为美观的造型材料。

优点它不需燃料，不产生废气，无余热，无废渣，无噪音污染，可用来发电。由于能发电，可少交电费，在国外还可将多余的电卖给电业局。由此可见，光电幕墙本身就是效益。光电幕墙加装光电模板后，可节省传统的建筑材料，比如光电模板可代替抛光的自然建材。光电幕墙也大大减轻了环境的负担，因为它保护自然资源免受损失。

在传统的发电厂内，最常见的是用化石类燃料发电，而用光电模板发电100千瓦时，可省油26升或省煤50千克，这也意味着少排放57千克的二氧化碳、71克的二氧化硫和75克氮的氧化物。

缺点光电幕墙先不要说光伏电池的价格，只是外侧的高透光率的玻璃的价格就很贵。而且现在大多还依赖进口。

太阳能电池的价格现在也很昂贵，而且转换效率很低，一般的都不到20%，而且是阳光直射，阴天的时候就发挥不出作用，并且墙面每天日照时间一般不会很长，而且大部分时间都不是直射，这样一来，效率几乎达不到2%，花很高的成本做成很不实用的东西，这就是光电幕墙不能推广的原因。

特点光电幕墙的特点是：

1）节约能源——由于光电幕墙作为建筑外围护体系，并直接吸收太阳能，避免了墙面温度和屋顶温度过高，可以有效降低墙面及屋面温升，减轻空调负荷，降低空调能耗。

2）保护环境——光电幕墙通过太阳能进行发电，它不需燃料，不产生废气，无余热，无废渣，无噪音污染。

3）新型实用——舒缓白天用电高峰期电力需求，解决电力紧张地区及无电少电地区供电情况。可原地发电、原地使用，减少电流运输过程的费用和能耗；同时避免了放置光电阵板的额外占用宝贵的建筑空间，与建筑结构合一省去了单独为光电设备提供的支撑结构，也介于了昂贵的外装饰材料，减少建筑物的整体造价。

4）特殊效果——光电幕墙本身具有很强的装饰效果。玻璃中间采用各种光伏组件，色彩多样，使建筑具有丰富的艺术表现力。同时光电模板背面还可以衬以设计师喜欢的颜色，以适应不同的建筑风格。

中国最大薄膜太阳能光电幕墙并网发电目前国内已建成的最大薄膜电池太阳能光电幕墙。

安装面积为2500平方米的浙江正泰太阳能科技有限公司C厂房非晶—微晶双结薄膜电池太阳能光电幕墙，近日顺利实现了并网发电。这个于去年申报成功的国家金太阳示范项目工程，经正泰国际太阳能专家与科技人员的日夜攻关，由正泰太阳能系统事业部、薄膜生产部门、质量部门以及外协加工单位密切协同，出色地完成了幕墙的设计、组件生产制作、外协加工和运输安装调试工作。

薄膜光电幕墙相对晶硅光电幕墙而言，成本较低，还能在弱光条件下，吸收能量发电。由多个电池方阵组成的浙江正泰太阳能510KW光电建筑项目将于今年年底全部建成，预计年发电量达55.88万KW/H。

本词条内容贡献者为:

陈红 - 副教授 - 西南大学