건물 일체형 광전지 (BIPV)는 지붕, 채광창 또는 정면과 같은 건물 외장의 부분에서 기존 건축 자재를 교체하는 데 사용되는 광전지 소재입니다. 기존 건물은 유사한 기술로 개장 될 수 있지만, 주요 전력 원 또는 보조 전원으로 새 건물 건설에 점점 더 통합되고 있습니다. 보다 일반적인 비 통합형 시스템에 비해 통합형 태양 전지의 장점은 BIPV 모듈이 대체하는 건물의 일부분을 구성하기 위해 일반적으로 사용되는 건축 자재 및 인력에 소요되는 비용을 줄임으로써 초기 비용을 상쇄 할 수 있다는 것입니다. 이러한 장점으로 인해 BIPV는 태양 광 산업에서 가장 빠르게 성장하는 분야 중 하나입니다.

BAPV (Building-Applied Photovoltaics)라는 용어는 건설이 완료된 후 건물에 통합 된 개조 된 태양 전지를 지칭하기 위해 사용되기도합니다. 대부분의 건물 일체형 설치는 실제로 BAPV입니다. 일부 제조사와 건설 업체는 BAPV와 BIPV를 차별화합니다.

역사
1970 년대에 건물 용 태양 광 발전 애플리케이션이 등장하기 시작했습니다. 알루미늄 프레임 광전지 모듈은 일반적으로 전력망에 대한 접근없이 원격 지역에 있던 건물에 연결되거나 장착되었습니다. 1980 년대에는 지붕에 광전지 모듈 애드온이 시연되기 시작했습니다. 이 PV 시스템은 중앙 집중식 발전소가있는 지역의 유틸리티 그리드 연결 건물에 설치되는 것이 보통입니다. 1990 년대 BIPV 건설 제품은 건물 외장재에 통합되도록 특별히 설계되어 시판되었습니다. BIPV의 경제성 평가 인 Patrina Eiffert의 1998 년 박사 논문은 언젠가 재생 에너지 신용 (REC) 거래에 경제적 가치가 있다고 가정했다. 2011 년 경제 평가와 미국 국립 신 재생 에너지 연구소의 BIPV 역사에 대한 간략한 개요는 BIPV의 설치 비용이 태양 광 패널과 경쟁하기 전에 극복해야 할 기술적 인 어려움이 있음을 시사합니다. 그러나 BIPV 시스템이 널리 상용화됨에 따라 2020 년까지 Zero Energy Building (ZEB) 유럽 목표의 중추가 될 것이라는 합의가 점차 확대되고 있습니다. 기술적 약속에도 불구하고 널리 보급 된 사회 장벽은 보수적 인 건축 산업의 문화 및 고밀도 도시 디자인과의 통합. 이 저자들은 기술 개발만큼이나 효과적인 공공 정책 결정에 따라 장기간 사용을 가능하게 할 수 있다고 제안합니다.

양식
BIPV 제품에는 4 가지 주요 유형이 있습니다.

지상 기반 및 옥상 발전소 용 결정질 실리콘 태양 전지판
유리 커튼 벽과 투명한 채광창으로 할로우, 라이트, 레드 블루 옐로우 일 수있는 비정질 결정질 실리콘 박막 PV 모듈
건물 외피 요소 또는 CIGS 셀에 적층 된 유연 모듈의 CIGS 기반 (구리 인듐 갈륨 셀렌화물) 박막 셀은 건물 외장 기판에 직접 장착됩니다
사각형 셀이있는 이중 유리 태양열 패널

건물 일체형 광전지 모듈은 여러 가지 형태로 제공됩니다.

평평한 지붕
현재까지 가장 광범위하게 설치된 것은 솔라 모듈 백 시트와 루핑 막 사이에 접착 시트를 사용하여 루핑 막에 부착 된 유연한 폴리머 모듈에 집적 된 비정질 박막 태양 전지입니다. [설명 필요] 구리 인듐 갈륨 셀렌화물 ( CIGS) 기술은 미국에 기반을 둔 회사에서 생산 한 17 %의 셀 효율과 영국에 기반을 둔 회사에 의한 이러한 셀의 융합으로 TPO 단일 플라이 멤브레인의 유사한 빌딩 통합 모듈 효율성을 제공 할 수있게되었습니다.

던져진 지붕
태양 지붕 타일은 통합 태양 광 모듈이있는 (세라믹) 지붕 타일입니다. 세라믹 태양 지붕 타일은 2012 년 네덜란드 회사가 개발하고 특허를 취득했습니다.
여러 개의 지붕 타일과 같은 모양의 모듈.
태양 대상 포진은 규칙적인 대상 포진처럼 보이고 작동하도록 설계된 모듈로, 유연한 박막 셀을 통합합니다.
그것은 자외선과 수질 저하로부터 단열재와 멤브레인을 보호함으로써 정상적인 지붕 수명을 연장시킵니다. 이슬점이 루핑 멤브레인 위에 유지되기 때문에 응축을 제거하여이 작업을 수행합니다.
금속 투구 지붕 (구조적 구조 및 구조적 구조 모두)은 독립형 유연성 모듈을 결합하거나 CIGS 셀을 열과 진공으로 직접 밀봉하여 PV 기능과 통합되었습니다

정면
외관은 기존 건물에 설치하여 오래된 건물에 완전히 새로운 모습을 제공합니다. 이러한 모듈은 건물의 외관과 기존 구조물 위에 설치되어 건물의 매력과 재판매 가치를 높일 수 있습니다.

유약
광전지 창은 일반적으로 창이나 채광 창과 같은 유리 또는 유사한 물질로 만들어진 많은 건축 요소를 대체하기 위해 사용할 수있는 (반) 투명한 모듈입니다. 전기 에너지를 생산하는 것 외에도 우수한 단열 특성과 일사량 제어로 인해 더 많은 에너지를 절약 할 수 있습니다.

투명하고 반투명 한 광전지
투명한 태양 전지판은 유리판의 내부 표면에 주석 산화물 코팅을 사용하여 셀에서 전류를 전도합니다. 셀은 광전 염료로 코팅 된 산화 티타늄을 함유하고 있습니다.

대부분의 기존 태양 전지는 가시 광선 및 적외선을 사용하여 전기를 생성합니다. 반대로 혁신적인 신형 태양 전지는 자외선을 사용합니다. 기존 창 유리를 대체하거나 유리 위에 놓을 때 설치 표면적이 커질 수있어 발전, 조명 및 온도 제어의 결합 된 기능을 이용하는 잠재적 인 용도로 이어질 수 있습니다.

투명한 광전지에 대한 또 다른 이름은 “반투명 광전지”(반투명 광전지)입니다. 무기 광전지와 마찬가지로 유기 광전지도 반투명 할 수 있습니다.

사용 된 모듈
건축 요구 사항 및 원하는 다중 기능을 충족시키기 위해 크기, 모양 및 사용되는 재료와 관련하여 PV 모듈의 적응성이 요구됩니다. 다양한 기계 및 전기 통합 요구 사항도 고려해야합니다.

기본적으로 BiPV 용 모듈에 사용할 수있는 기술에는 두 가지 변종이 있습니다.

결정질 모듈
결정 모듈은 다수의 실리콘 웨이퍼를 기반으로하며 대부분 직렬 연결됩니다. 크기 변화의 피치는 웨이퍼의 크기와 상호 연결 및 격리에 필요한 여유 간격에 의해 결정됩니다. 이 양은 15-25cm입니다. 셀 재료의 경우, 효율이 다른 단결정 실리콘과 다결정 실리콘이 구별됩니다. 이것은 태양 에너지가 전기 에너지로 변환되는 비율을 나타냅니다. (단색) 결정질 모듈은 오늘날 최적의 정렬을 통해 최고 효율 (15-20 %)을 제공합니다. 그러나 BiPV에서 이러한 최적의 방향 (예 : 수직 방향의 정면)은 일반적으로 제공되지 않습니다. 또한, 결정 성 용액은 건물 응용 분야에서 흔히 발생하는 음영 (shading) 및 고온 성능의 저하에 매우 민감합니다. 따라서 실제 에너지 생산량을위한 시뮬레이션 소프트웨어를 사용하는 것이 좋습니다. 결정질 용액은 포장 재료의 선택에있어 높은 가변성을 가지며 BiPV에 대해 매우 긍정적입니다. 다른 유리 두께뿐만 아니라 플라스틱도 사용할 수 있지만 결정질 셀은 매우 약해 구부릴 수 없습니다. 간단한 패턴의 반투명도 생성 할 수 있습니다.

박막 모듈
박막 모듈은 기판 (일반적으로 유리)에 적용됩니다. 유리 기판 변형을 사용하면 크기 차이가 매우 제한적으로 만 가능합니다. 또한, PV 셀 어셈블리 공정 중에 매우 높은 온도가 사용되어 유리 (예 : 안전 유리)의 특정 변형을 가능하게하지 않기 때문에 기판의 변형에 따른 재료 선택이 매우 제한적입니다.

다른 박막 솔루션은 플라스틱 또는 금속 밴드 (강철, 구리)에 적용됩니다. 이 솔루션은 현재 크기와 패키징의 변화가 가장 뛰어나며 유연하고 매우 가벼운 솔루션 (플라스틱 / 플라스틱)을 제공 할 수 있습니다. 박막 솔루션은 현재 사용되는 기술에 따라 6-14 %의 효율을 가지며, 최적 이하 정렬 (미광, 저조도)으로 더 우수한 수율을 가지며 성능에 온도 의존성이 적습니다.

특별 프로모션
BiPV의 사용을 장려하는 다양한 정책들 : 20-20-20 표적에 의해 추진되고, 일부 국가 (예 : 이탈리아, 프랑스)에서 직접 수입 관세 (독일 EEG 참조)에서 에너지 자급 자족 건물을 촉진하려는 욕구 BiPV에 대한 관세 인상.

건축 지침
BiPV 사용에 대한 강력한 동인은 건물의 활발한 행동 (제로 에너지 하우스, CO 2 풋 프린트)에 관한 지침을 지속적으로 강화하는 것입니다. 독일의 EnEV는 건물의 에너지 성능에 관한 EU 지침을 기반으로 한 참조입니다. 또한 품질 수준이 다른 국가 별 지속 가능성 관련 건물 평가가 있으며, 이는 높은 에너지 빌딩 품질 및 낮은 환경 영향을 촉진합니다. 예를 들면 미국에서 개발 된 에너지 및 환경 디자인 리더십 (LEED), 영국의 BREEAM 또는 독일 품질 인장 지속 가능한 건물입니다.

정부 보조금
일부 국가에서는 독립형 태양 광 시스템에 대한 기존의 관세 인입 관세에 추가하여 건물 일체형 광전지에 대한 추가 인센티브 또는 보조금이 제공됩니다. 2006 년 7 월 이후 프랑스는 BIPV에 대해 PV 시스템에 대한 30 유로 센트에 추가로 지불되는 EUR 0.25 / kWh의 추가 프리미엄과 동일한 가장 높은 인센티브를 제공했습니다. 이러한 인센티브는 전력망에 공급되는 요금 지불 방식으로 제공됩니다.

유럽 ​​연합
프랑스 € 0.25 / kWh
독일 € 0.05 / kWh 외관 보너스가 2009 년에 만료되었습니다.
이탈리아 € 0.04- € 0.09 / kWh
영국 4.18 p / kWh
스페인, 0.28 / kWh (RD 1578/2008)을받는 비 건물 설치와 비교 :
≤20 kW : € 0.34 / kWh
> 20 kW : € 0.31 / kWh

미국
미국 – 주마다 다릅니다. 자세한 내용은 Renewables & Efficiency에 대한 State Incentives 데이터베이스를 확인하십시오.

중국
2009 년 3 월 BIPV 시스템의 와트 당 RMB 20와 옥상 시스템의 와트 당 RMB 15를 제공하는 BIPV 프로젝트에 대한 보조 프로그램 발표와 더불어 중국 정부는 최근 태양 광 에너지 보조금 프로그램 인 “황금빛 태양 데모 프로젝트”를 발표했습니다. 보조금 프로그램은 태양 광 발전 사업의 개발과 PV 기술의 상업화를 지원하는 것을 목표로합니다. 재무부, 과학 기술부 및 국가 에너지 국은 2009 년 7 월에이 프로그램의 세부 사항을 공동으로 발표했습니다. 옥상, BIPV 및 지상 탑재 시스템을 포함한 온 – 그리드 태양 광 발전 프로젝트에 자격이 주어지면 관련 전송 인프라를 포함하여 각 프로젝트의 총 투자의 50 %에 해당하는 보조금. 외진 지역에서 자격을 갖춘 독립형 독립형 프로젝트는 총 투자의 70 %까지 보조금을받을 수 있습니다. 11 월 중순 경, 중국 재무부는 642 메가 와트의 총 294 개의 프로젝트를 선정하여 보조금 계획을 통해 200 억 위안 (30 억 달러)에 달하는 비용을 국가의 태양 에너지 생산을 크게 증대시켰다.

기타 통합 광전지
차량 일체형 광전지 (ViPV)는 차량과 유사합니다. 태양 전지는 자동차의 디자인에 따라 후드, 지붕 및 트렁크와 같은 햇빛에 노출 된 패널에 내장 될 수 있습니다.