摘要光伏发电系统的效率受多种因素的影响，其中最主要的就是太阳能电池组件的工作温度。为了提高光电转换效率，将光伏系统与光热系统相结合构成光伏光热一体化系统。本文介绍了光伏光热一体化系统在城市建设中的作用和意义，根据现阶段光伏系统和光热系统的发展现状，提出了优化城市光伏光热一体化系统的设计方案。在城市建筑中把光伏光热系统与建筑相结合，将对建设绿色节能城市做出巨大的贡献。60834

Abstract:The efficiency of photovoltaic power generation system is influenced by many  factors, among which the most important is solar module operating temperature. In order to improve the photoelectric conversion efficiency, photovoltaic systems and solar thermal systems constitute integrated photovoltaic-thermal system. This paper introduces the integration of photovoltaic-thermal systems function and meaning in urban construction, based on present situation of development of photovoltaic systems and solar thermal systems, puts the urban integration of photovoltaic-thermal systems design. Photovoltaic-thermal systems in the urban construction combined with the building, will make a great contribution to building a green city.

关键词：太阳能； 光伏利用； 光热利用； 一体化系统

Keyword: Solar Energy; Photovoltaic Utilization; Solar Thermal Utilization; Integrated System 

目录

摘要 1

Abstract 1

关键词 1

Keyword 1

目录 2

一、引言 3

二、光伏光热一体化系统的应用对城市建设的作用和意义 4

（一）可优化城市的产业结构，节约常规能源，保护生态环境 4

（二）可解决建筑在使用过程中的能耗，剩余电能还可以并网到市电中 5

（三）城市建筑的容貌将会发生巨大的改变 5

三、太阳能光伏光热一体化系统的结构设计及其基本原理 6

（一）光伏光热一体化系统的结构设计 6

1.空气冷却型PV/T系统 6

2.水冷却型PV/T系统 6

3.热管PV/T系统 7

4.光伏-热泵PV-SAHP系统 8

（二）基本原理 8

四、现阶段光伏光热系统的发展情况 9

（一）国内 9

（二）国外 10

五、优化光伏光热一体化系统的方案 11

（一）光伏光热系统与温差发电系统相结合 11

（二）用非晶硅薄膜电池代替建筑中的部分晶体硅太阳能电池 12

六、展望与结论 12

致谢 14

参考文献 15

 一、引言

随着世界能源危机的日益严峻，世界各国在寻求着替代常规能源的新能源。太阳能作为一种取之不尽、用之不竭，廉价无污染的新能源，是替代常规能源的最佳选择。近年来，各种太阳能利用研究层出不穷，从一开始的太阳能集热器到现在的光伏发电，人类对太阳能的利用正在实现划时代的发展。光伏建筑对于建设绿色城市而言，是目前较为先进的绿色理念（图1.1和图1.2）。当太阳光照射到光伏电池上时，只有一部分能量大于半导体禁带宽度的光子才能转换为电能，而其他的能量不会转化为电能输出，并且造成光伏电池的温度上升而是太阳能电池的光电转换效率降低，导致太阳能的利用率降低。光伏电池温度的升高会带来以下几种不利的因素：光伏电池的吸收能带降低，电池所产生的短路电流增加；光伏电池的逆向饱和电流增加，开路电压下降；光伏电池效率降低，当温度上升1℃将导致输出功率减少0.4%～0.5%。理论研究表明，单晶硅太阳电池在0℃时的最大理论转换效率只有30%左右，在光强一定的条件下，当硅电池自身温度升高时其输出功率将下降，其他因素如光强的大小对硅电池的能量转换效率也有所影响[1]。光伏标准条件下硅电池的转换效率约为12%~17%，而实际应用中，太阳能电池的发电效率仅有10%~15%，而实验室中太阳能电池的最大发电效率可高达31%左右 [2]。产生这种现象有诸多原因，其中包括太阳能电池组件的工作温度、太阳光照强度、组件光学损失、太阳光谱变化、寄生电阻等。本文主要针对太阳能电池组件的工作温度对太阳能电池效率的影响来进行探究和改进，结合光伏与光热，在已有的系统设计中，优化其结构和性能，设计出符合城市建筑的因地制宜的光伏光热一体化系统。