随着全球对可再生能源需求不断增长，绿色能源发展日益受到人们的关注。BIPV作为一种将太阳能(4.460, 0.00, 0.00%)与建筑相结合的新型技术，正逐渐成为绿色建筑和可持续发展的新趋势，是企业降低用电成本和创建绿色工厂、应对环境、社会和治理"ESG"挑战的必然选择

年初，一种新型光伏晶硅材料问世，其具有安装方便、不影响建筑美观、半透明的优点，在建筑光伏一体化“BIPV”领域应用潜力较大，引发业界对于柔性晶硅材料关注。

一张银色硅“纸”，厚度在50微米左右，能够弯曲，甩动起来不会断裂，还会发出“哗啦啦”的声音。当它们被贴附在不规则外表的建筑外墙上，或航空航天器、无人机表面，每天“晒着太阳”就可充电。这款全新太阳能电池原材料超薄单晶硅片组件，近日在江苏科技大学的实验室里问世。

江苏科技大学副校长叶永林表示，预计未来3到5年，全球首款高效柔性晶硅太阳能电池系列产品将实现量产，陆续走向成熟商品市场，助力打造世界级光伏高质量发展产业集群。

克服断裂破碎缺陷

打造超薄柔性材料

公开信息显示，BIPV作为一种将太阳能发电设备集成到建筑和建材上的技术，属于分布式光伏电站的一种类型。BIPV通常采用特殊设计的专用光伏组件，安装时替代原有建筑材料或建筑构件，成为与建筑融为一体的光伏系统，既是发电装置，又是建筑结构的一部分。

传统单晶硅太阳能电池，存在弯曲应力作用下易于断裂破碎的缺陷。中国科学院上海微系统与信息技术研究所研究团队通过高速相机观察发现，这种断裂总是从边缘处的微型尖锐“V”型沟槽开始萌生裂痕，该区域定义为“力学短板”。据此，针对性地开发边缘圆滑处理技术，将硅片边缘的表面、侧面和侧棱的尖锐“V”型沟槽圆滑处理成平滑的“U”型沟槽，从而改变介观尺度上的结构对称性。

上述研究成果在江苏科技大学得到科学应用并取得突破，从而克服传统晶硅太阳能电池厚重、易碎的短板，通过详细的机理研究与技术革新，研发出具有高柔韧性、高功率重量比的晶硅异质结太阳能电池。这项成果证实了晶硅太阳能电池向“超薄、柔性”太阳能电池发展的可行性，拓展晶硅电池应用范围，并可能在不久的将来使其变得更轻、更薄、更高效。

将柔性单晶硅薄片像“皮肤”一样紧密贴合在彩钢板上，形成BIPV轻质组件，就可在建筑工程项目上进行安装。这是记者日前在由中国电建(5.040, 0.00, 0.00%)集团江西省水电工程局承建的江西省港口集团泰和沿溪码头，全国首个港口既有建筑轻质BIPV系统关键技术应用示范项目现场看到的景象，这项新技术被列为2023年度江西省住建领域第一批科技项目计划的重点科研课题，由江西省建筑技术促进中心牵头，中国电建集团江西省水电工程局与南昌安道智能技术有限公司（以下简称“安道智能”）等单位共同研发。

“安道智能研发的轻质建筑光伏一体化（L-BIPV）系统技术，采用半柔性晶硅封装方案，在保证发电效率同时，光伏组件产品又实现做薄、做轻，其特殊结构系统设计对轻量化光伏组件起到很好支撑和强化作用，解决既有金属屋面漏水维护难问题。目前，系统已经通过35mm直径抗冰雹测试，还可以行走踩踏，组件无隐裂。”技术人员介绍。

据了解，该解决方案在研发过程中得到南京理工大学支持，已在国内率先通过国家太阳能光伏产品质量检验检测中心35mm直径抗冰雹测试，并已获3项发明专利和9项实用新型专利授权，在中科院1区TOP期刊发表多篇核心研究论文。该方案比传统BIPV方案减重50%以上，采用独有紧固技术，有效提高系统在极端天气下抗风揭能力，针对存量既有彩钢瓦屋顶，承重结构可以不加固或少加固，减少对企业生产影响，实现双层物理屋面防水结构，可踩踏无隐裂，延长彩钢瓦屋面使用寿命。主要应用于既有钢结构建筑屋面改造光伏一体化领域，解决金属屋面与光伏电站寿命不一致和同生共存等痛点。

“BIPV不是光伏发电系统与建筑物简单相加，而是两者有机结合。”据安道智能科技人员介绍，BIPV将原有建筑和太阳能发电装置组合在一起，实现太阳能光伏发电功能。这种形式光伏组件已然成为建筑物的一部分，在工程建设整个过程中，与建筑物同时设计、同时施工和安装，实现光伏发电与建筑功能有机结合。

据介绍，BIPV技术在建筑领域有很多应用场景，大体可分为屋顶、立面、建筑附属物三种类型。其中，屋顶BIPV又可分为金属屋顶、瓦式屋顶和采光顶三种形式。金属屋顶一般指光伏组件与彩钢屋面结合，代替传统彩钢屋面，多用于工厂屋顶。瓦式屋顶即光伏建材做成瓦片样式，代替陶土瓦等传统屋顶瓦，多用于城市别墅、乡村民居、特色民宿等低层建筑上。采光顶系统将光伏建材做成透光形式，用在建筑顶部，既能遮阳挡雨，又能透光，多用于个人家庭阳光房、农业大棚、城市公共建筑等处。

助力建筑领域实现超低能耗发展

“随着全球对可再生能源需求不断增长，绿色能源发展日益受到人们关注。BIPV作为一种将太阳能与建筑相结合的新型技术，正逐渐成为绿色建筑和可持续发展新趋势，是企业降低用电成本和创建绿色工厂、应对环境、社会和治理‘ESG’挑战的必然选择。”安道智能轻质BIPV关键技术研究课题组负责人、南京理工大学能源与动力工程学院研究员罗成龙表示。BIPV是一种将太阳能光伏发电系统集成到建筑中的技术，旨在同时实现建筑能源供应和美学设计，是实现近零能耗建筑、超低能耗建筑、零能耗建筑目标的必要手段，也是新质生产力的具体实践，可盘活我国存量超百亿平方米屋顶资源。

记者获悉，建筑光伏一体化系统的工作模式可以分为独立和并网两种模式。独立型建筑光伏通常用于地理位置偏远、电网难以接入地区。此外，可通过利用专门储能设备，把太阳日照状况较好时建筑光伏生产的富余电量进行电能存储，以备在没有光照或光照较差时使用，实现自给自足。并网使用时，发电量超过本地负载需要时可以将多余电能送入电网；反之，当光伏发电量不足时，则可使用电网中的电能，实现用电稳定。基于建筑金属屋面技术与光伏技术结合，目前已经涌现隆基股份、安道智能、森特士兴等一批两个行业先进企业强强联合、携手进军BIPV市场的合资或合作实体。

国家政策大力推动BIPV发展。中共中央、国务院印发《关于加快经济社会发展全面绿色转型的意见》，明确大力发展绿色低碳建筑；建立建筑能效等级制度；加快构建新型电力系统；优化建筑用能结构，推进建筑光伏一体化建设，推动“光储直柔”技术应用，标志着我国经济社会向全面绿色转型发展。业内人士表示，国家层面相关政策指明了光伏应用发展新方向，以建筑光伏一体化为代表的相关产业进入快速发展阶段，新商业模式兴起，将引领光伏产业走出同质化和内卷式竞争。

原标题：柔性材料为建筑光伏一体化添翼