《BIPV行业深度报告(二)：建筑光伏投资收益优，建筑企业拓展BIPV优势明显》
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二、BIPV 市场现状大揭秘（一）BIPV 市场趋势向好
《“十四五” 建筑节能与绿色建筑发展规划》提出，到 2025 年，新增建筑太阳能光伏装机容量要达到 50GW，可 2023 年还不到 7GW，这说明 BIPV 市场潜力巨大。根据国家能源局的研究，2025 年我国 BIPV 装机容量在分布式光伏中的渗透率会从 2021 年的 4.9% 大幅增长到 74.5%。未来，BIPV 装机容量会呈现井喷式增长。虽然目前光伏薄膜碲化镉等技术大多还处于方案阶段，实际实施项目较少，但整体发展趋势是好的。自从 “双碳” 目标公布后，市场变化很大，分布式电站一下子成了 “香饽饽”，BIPV 也被认为是下一个投资风口，有着万亿级的市场潜力。
（二）光伏电池技术路线对比
BIPV 的核心技术在于光伏电池组件，目前光伏电池技术主要有晶硅路线和薄膜路线这两大类。晶硅组件又分为单晶硅和多晶硅，薄膜组件包括碲化镉、铜铟镓硒、砷化镓、钙钛矿等多种。
晶硅电池凭借经济性和高达 20% 左右的高转换效率，占据了市场九成以上的份额，在行业中处于主导地位。它主要用于分布式电站、BAPV 电站等，在 BIPV 市场也有少量应用，不过它补丁式的外观影响了在 BIPV 路线上的发展。
薄膜电池则因为色彩和透光率等方面的优势，更适合用于 BIPV 建筑幕墙。其中，碲化镉是目前市场占有率最高的薄膜组件类型，发电效率最高能达到 16% 左右。铜铟镓硒薄膜组件也有企业涉足，但和碲化镉相比，规模不在一个量级。其实，晶硅和薄膜这两种技术路线并不是相互对立的，而是互补的关系。晶硅电池注重效率，靠性价比吸引电站投资；薄膜电池则胜在功能全面，不仅具有建筑美观性，还具备弱光性强、温度系数低、热斑效应小等优点。所以，碲化镉的发展和晶硅不是替代性竞争，而是在应用市场上互补，共同推动行业发展。
（三）碲化镉薄膜电池组件详解
碲化镉是一种重要的半导体材料，看起来是黑色晶体颗粒或者粉末状。碲在地球上储量不多，但在我国储量丰富；镉是重金属，有毒，不过碲化镉在常温下化学性质稳定，不溶于水和弱酸。
用碲化镉制成的薄膜太阳能电池结构有五层，分别是玻璃衬底、透明导电氧化物层（TCO 层）、硫化镉窗口层、碲化镉吸收层、背接触层和背电极。它具有发电稳定性好、弱光性能好、温度系数低、抗遮蔽性强、外观一致性好等优点。
在 BIPV 项目中，碲化镉通常以 PVB 夹胶玻璃作为结构受力层，中间夹着 3.2mm 导电玻璃，再通过中空、镀膜、彩釉等工艺做出各种图案和色彩。碲化镉薄膜本身不透光，不过可以通过光刻蚀等工艺实现透光功能，做出各种颜色和图案，但这会损失一些发电功率。 全球最大的碲化镉厂商是美国的 First Solar，占据全球碲化镉产量的一半以上。国内碲化镉电池产业起步较晚，但在国家政策扶持和技术提升的推动下，发展势头很猛。目前，国内形成碲化镉量产规模的主要企业有成都中建材、杭州龙炎、中山瑞科等三家。不过，碲化镉主流标准组件尺寸只有两种，非标尺寸定制会影响产能供应和价格，所以碲化镉市场总体规模还比较小，距离实现 “十四五” 规划中新增 BIPV 建筑 50GW 的目标，还有很长的路要走。
三、碲化镉在 BIPV 项目中的实际应用案例（一）华大基因项目
华大基因项目在深圳市盐田区，有 A、B、C 三栋建筑。其中 B 栋的碲化镉光伏玻璃系统面积约 6000 平方米，建筑高度 50 米。这个项目的 BIPV 在 B 栋屋面部位，属于典型的 BIPV 正向设计。从最开始考虑用汉能 CIGS 及晶硅组件，到最后确定用碲化镉组件，经历了很长时间。
项目屋面安装了 7000 多块 75WP 的碲化镉薄膜太阳能电池组件，环形跑道遮阳棚区域装了 1300 多块 460WP 的高效单晶硅组件，碲化镉装机容量约 0.5MW。这里用的是中山瑞科 1200mm×600mm 的标准组件，接线盒在光伏玻璃组件侧面中部，是侧接线方式，构造尺寸约 10mm×10mm。这个尺寸在设计电池组件和幕墙构造时得特别注意，因为它会影响幕墙 BIPV 系统，尤其是单元式幕墙系统的胶缝构造设计、防水、施工和后期维护。项目采用 20mm 胶缝设计来满足这些要求。
由于项目 BIPV 系统设计介入得早，正向设计条件比较好，组件分格用的是 1200×600mm 的玻璃（已经扣除 20mm 胶缝尺寸），组件利用率高。玻璃配置是 3.2mm + 1.52mmPVB + 6mm 钢化超白玻璃，3.2mmTCO 玻璃因为技术原因不能钢化，但这种夹胶玻璃属于安全玻璃。碲化镉组件可见光透过率是 20%，安装后效果通透，在地面上基本看不到激光刻蚀线，不过组件会有一定的泛紫现象，这一点需要大家重视。幕墙设计构造比较简便，用常规的铝合金侧开扣盖方式走线，解决了美观和维护问题。因为是在室外侧，也不存在散热问题。电气接入采用 “自发自用、余电上网” 模式，通过组串式逆变器接入专用机房，低压入网，电站后期由业主自己管理维护。
（二）华为安托山总部改造项目
华为安托山总部改造项目在深圳市福田区，是华为打造的新能源示范项目，要改造 A、C 两座大楼。A 座是研发大楼，地上 39 层，幕墙高度约 187 米；C 座是综合楼，21 层，高度约 105 米，幕墙面积约 60000 平方米。
这个项目的 BIPV 在各主立面，光伏幕墙安装面积约 29000 平方米，年发电量超过 100 万 kW・h。它是深圳市首批 “光储直柔” 示范点，采用 “近零碳排放园区” 技术进行储能应用。项目属于外立面改造，在原有窗墙系统外设置碲化镉光伏幕墙，属于双层幕墙。两层幕墙之间有通风空腔，底部是 400mm 高的穿孔铝板，顶部有通风横梁，这样既能保证幕墙外观效果，又能实现内外新风交互。
项目中的碲化镉组件分格要遵循原立面风格，采用了多种定制尺寸，宽度一般控制在 1200mm 以下，4.5m 标准层高的高度方向尺寸有 1100mm、3000mm 等。用的是杭州龙炎的标准碲化镉组件进行裁切和拼接设计，组件利用率较高。玻璃配置方面，可视部位用 8mm + 1.52mmPVB + 3.2mmCdTe + 1.52mmPVB + 6mm 超白半钢化夹胶玻璃，可见光透过率 40%；层间梁部位用不透光碲化镉组件。幕墙设计构造用铝合金通风横梁走线，解决了美观、维护和散热问题。
安装完成后，整体效果不错，远看很通透，符合建筑设计要求。但在室外侧面近距离动态观察时，会有一定的泛紫现象，特别是层间梁和大面区域。在室内看，会有一定的视觉眩晕感。这个项目以 “零碳建筑” 为理念，是目前国内面积最大的碲化镉 BIPV 光伏建筑案例。
（三）深圳北站某改造项目
深圳北站某改造项目在深圳北站东、西广场的廊道雨篷位置，是深圳市首批 “近零碳排放建筑” 试点项目。这个项目的 BIPV 系统设计是典型的非正向设计改造案例，直接拆除原雨篷点式玻璃，换成透光碲化镉夹胶玻璃组件。
用的是成都中建材 1600mm×1200mm 的标准组件，组件功率 210W。玻璃配置是 10mm + 1.52mmPVB + 3.2mmCdTe + 1.52mmPVB + 10mm 超白钢化夹胶玻璃，可见光透过率 20%。组件采用外露背接式接线设计，电气接线管道外露。幕墙系统原方案是点式雨篷构造，为了适应光伏标准组件，现场用钢通焊接安装，雨篷主结构和光伏玻璃的分格不对应，这也凸显了 BIPV 正向设计的重要性。电气接入采用 “自发自用、余电上网” 模式，2023 年 9 月投入使用。
四、碲化镉在 BIPV 项目应用中的问题与思考（一）BIPV 技术规范与正向设计难题
BIPV 市场潜力巨大，可目前规模还比较小，处于起步阶段。行业内技术规范缺失，没有专门针对 BIPV 设计和施工的技术规范，也没有形成 BIPV 正向设计的共识。其实，BIPV 正向设计应该和建筑设计同步规划，尽早介入并贯穿项目全过程，主要包括光伏设计、组件设计、幕墙设计和电气设计这四个方面。
光伏设计要解决绿建需求、光伏布局、朝向和发电效率等问题；组件设计要考虑建筑发电组件的外观、构造、加工、组装、接线和功率等；幕墙设计得保证幕墙安全和各项物理性能，还要解决走线和后期维护等构造问题；电气设计则要考虑电站组串方式、电气设备选用、电网接入和安装容量等问题，这部分在技术规范层面相对成熟。
但现阶段，因为各种原因，全面实施正向设计难度很大，尤其是既有建筑节能改造项目。前面提到的三个案例中，就有两个属于非正向设计改造项目，这给项目的投资、运营和维护都带来了很多不利影响。所以，推广 BIPV 正向设计，才能最大程度实现 BIPV 项目的价值。
（二）碲化镉应用的痛点
碲化镉等薄膜电池在 BIPV 建筑立面上应用有优势，但也面临两个矛盾。一是立面组件发电效率和透光率的矛盾，二是建筑个性化和光伏产品通用性的矛盾。
根据相关建筑节能设计规范，建筑立面窗墙面积比有一定要求，对透光材料的可见光透射比也有规定。比如，建筑立面窗墙面积比大于等于 0.40 时，透光材料的可见光透射比不应小于 0.40（窗墙比小于 0.4 则可见光透射比不小于 0.5，不允许极端情况）。按照这个标准，40% 的碲化镉电池组成中空玻璃组件后的透过率达不到要求，所以急需对 BIPV 技术规范进行纠偏，解决这个行业痛点。
另外，市面上碲化镉标准尺寸只有两种，很多项目很难匹配上，只能选择定制，既费钱又费工，严重制约了行业发展。在前面三个案例中，华大基因项目因为正向设计介入早，基本实现了标准尺寸应用；深圳北站项目强行采用中建材的标准组件，建筑设计效果不理想；华为安托山项目则全部采用非标定制尺寸。而且建筑立面上的装饰条、开启扇等构件，也会进一步影响碲化镉玻璃的发电效率和通用性。
（三）碲化镉的技术缺陷
碲化镉玻璃安装后，从不同角度观察会发现存在一定的色差问题，不同透光率部分会有偏绿、偏紫的现象，像华大基因和华为安托山项目都有偏紫现象，这可能和产品生产工艺有关，目前还没有具体的解决办法。
碲化镉玻璃通过激光刻蚀及接缝实现整体通透效果，但近距离观察能明显看到接缝，而且各厂家的标准不一样，影响美观。从近距离动态观察时，还会有一定的眩晕感，这些都需要引起注意。
建筑设计有时候会采用弧形玻璃，可弯弧碲化镉玻璃技术还没有取得突破，所以建筑设计时需要避免使用，防止出现更多色差问题。
（四）安全及运维等问题
安全性是碲化镉 BIPV 项目应用的关键。在结构安全和耐久性方面，可以依据相关幕墙技术规范进行系统设计，但 BIPV 组件在建筑材料方面的标准比较少。比如华大基因项目，因为成本控制等原因采用的 3.2mm + 1.52mmPVB + 6mm 钢化夹胶玻璃（其中 3.2mmTCO 玻璃是非钢化的），存在一定安全隐患，增加了后期运营维护管理的风险。而且，BIPV 经常会用到夹胶玻璃，光伏组件常用的 EVA、POE 等材质胶膜，在 BAPV 项目中可以适当使用，但 BIPV 项目必须使用 PVB 胶膜。
在后期运行维护方面，BIPV 电站装机容量一般不超过 6MW，属于分布式小型电站，日常运行维护要按照光伏电站的相关要求执行。光伏电站全生命周期运维是个长期过程，对项目收益很重要，需要保证电站设备安全可靠，通过技术升级和预防性维护确保电站稳定运行，保证发电效益。但实际上，每个 BIPV 项目单独设立运维团队成本太高，一般会移交给物业公司管理，这就对物业管理提出了新要求。需要对实际运维人员进行技能培训，编制运维制度，对日常运行、巡查、清洁、维修等方面做出具体规定，积累经验，提高 BIPV 电站的发电效率和运营管理水平。
（五）碲化镉产业集中度高的影响
碲化镉光伏玻璃在 BIPV 应用中有明显优势，但技术壁垒很高，全球能量产碲化镉电池的厂家很少，产业集中度极高。国内形成规模化生产的只有三家企业，而且很多项目招投标时，前期光伏组件品牌就已经被指定，市场公平竞争的空间很小，不利于行业发展。
把建筑和光伏两个行业结合起来，对从业人员的要求更高了，但目前从业人员对这方面的认知还比较薄弱。所以现在国内很多幕墙公司选择和碲化镉厂家合作，签署战略合作协议，发挥各自的产业优势，布局碲化镉 BIPV 市场，这对推动建筑光伏一体化产业发展意义重大。随着各地政策的推动，BIPV 项目需求越来越多，BIPV 迎来了很好的发展机遇，万亿级的 BIPV 市场已经开启。
五、展望碲化镉在 BIPV 领域的未来
回顾碲化镉电池行业的发展历程，从实验室研究到生产线投产，从产品应用到厂房屋面、建筑幕墙，再到建筑光伏一体化的正向设计，充分体现了它顺应市场需求的发展趋势。随着行业规模的扩大和技术壁垒的突破，碲化镉在 BIPV 领域的发展会更加迅猛。
目前，政策性驱动已经全面启动，随着技术进步和成本降低，市场性驱动也会不断发挥作用。相信在不久的将来，BIPV 的建设需求会从被动的政策驱动转变为主动的市场投资需求。
另外，钙钛矿薄膜电池作为光伏发电领域的明星材料，受到不少企业的关注，成为它们跨界光伏的选择。一旦钙钛矿实现规模化生产，很可能会进入 BIPV 薄膜电池领域，和碲化镉薄膜电池形成产业竞争格局，让我们一起期待未来的变化吧。返回搜狐，查看更多