光伏建筑技术的实用性探索

美国光伏成本从2001年的5.5USD/Wp降低到2011年的2.2USD/Wp，下降了60%，尤其是中国目前的光伏板的价格已低至6元/Wp，各国为了促进包括光伏发电在内的可再生能源的发展，实行了上网补贴电价法，（表略）是部分实施上网电价的国家，在中国大陆有公司10元/w就会开展安装业务，在当前情况下，光伏发电运行15年左右收回成本，在经过一定时期的平衡，光伏发电产业必将具有很大的潜力和竞争力。随着化石能源储量和可开采量的下降，化石能源价格必将继续上升，能量成本随着增加；但光伏发电随着技术的提升，发电效率将出现增加，设备制造成本仍有下降的空间。

这样包括光伏发电在内的可再生能源的市场和竞争力都将具有巨大的潜力。德国和美国均对国内的光伏发电成本和常规能源发电价格平衡点的预测，德国认为在2017年前后光伏发电成本会等于常规能源发电，同时2005年德国也认为平衡点将在2015年前后。常规化石能源占能源消耗的比例在21世界仍将是主要能源，但占总能源的比例将出现显著地降低，光伏发电比例将增加到20%~30%。光伏技术主要用在大型发电站，由于光伏发电电站需要较大的面积，在城市很难推广，主要在海岛及荒漠中建设，如在中国西北、敦煌（10MWp）和内蒙（40MWp）等地建立了大型光伏电站；同时目前和建筑相结合的形式也被广泛采用，成为光伏建筑，如深圳国际园林花卉博览园的1兆瓦光伏屋顶。

香港进行的太阳能光伏

建筑技术的研发由于香港政府没有对光伏发电进行上网电价补贴，所以香港在光伏发电发展上相对滞后。香港在太阳能建筑的研究上建立了一些示范工程，如表2是2005~2010年新装的光伏项目。香港最大的光伏电站是550kwp的Lamma电站。香港在光伏发电方面最大的优势是并网容易，香港电网公司欢迎对小电源的并网。香港目前的电力供应主要靠煤电（>50%），其次是天然气，同时大亚湾核电站也是香港电力的主要供应方之一。推广光伏发电能够降低因为燃煤的环境污染，同时也可以实现电力自给，降低能源危机。光伏在香港的应用主要集中在建筑光伏的应用，建筑光伏的应用种类很多，包括屋顶工程、幕墙工程和楼间工程，仍需要更多的技术和研究，提高发电效率，并结合建筑美观设计。虽然香港没有对光伏政策上的支持，但政府部门已经开始推广光伏技术，也出台了并网标准。

到2017年香港的光伏发电量将达到了1999年香港电力消耗的2%（710GWh/year）.香港建筑光伏的发展潜力可从表2中了解到，香港的屋顶总面积为40.4km2，外立面总面积为15.15km2,计算得到屋顶的光伏发电量可为8494.8GWh/y，外立面光伏发电量也达到3148GWh/y，按照当前的电力消耗量，光伏发电可占电力总需求量的27.3%。这个目标是无法实现的，但这也说明了建筑光伏产业的巨大潜力和空间。计算屋顶式光伏发电系统的潜在能耗如5a，主要的能耗在硅片提纯和生产，达到了46%。21MWp屋顶光伏系统的潜在能耗约为20600kWh，需要大约6到7年的能源回收期。当然这个能源回收期和光伏电板的质量、光照情况和安装等有关。5b显示了21MWp屋顶系统在不同的朝向下，潜在能源回收期的差异，得到南向300回收期最短，而西向900回收期最长，达到了20年。

燃料敏化光伏电池技术的研发

太阳能光伏技术还需要大量研究，提高发电效率。其中传统结构的燃料敏化电池，通过高分散浆料的开发，提高它的透明和导电性。该浆料采用了纳米技术，可提高燃料敏化电池的效率。燃料敏化电池的问题存在泄露，需进行玻璃粉封装。目前开发的新型燃料敏化电池主要有：①网状染料敏化太阳电池；②DNA双螺旋状染料敏化太阳电池；③石墨基底染料敏化太阳电池。（图略）是多种二氧化钛的浆液制成的薄膜电镜图（SEM），可以比较得到白色不透明二氧化钛薄膜颗粒分散度差，团聚现象严重，膜有裂纹；而蓝白色半透明二氧化钛薄膜虽然颗粒分散度较好，团聚现象不明显，最小颗粒尺寸在180nm左右，膜无明显裂纹；无色高透明的二氧化钛薄膜具有颗粒分散度高，无团聚现象，膜无裂纹，最小颗粒为40nm左右。（图略）是具有DNA结构的太阳能电池燃料材料的SEM图。该技术具有创新性，但仍属于探索阶段。石墨基底燃料敏化太阳能电池具有耐高温、能制备柔性电池，具有良好的导电性能并且储量丰富，价格便宜。