本研究在室外氣候條件下，對(duì)垂直朝南安裝的壓花玻璃 BIPV 組件進(jìn)行性能評(píng)估。壓花玻璃通過(guò)表面紋理增強(qiáng)了非垂直入射光的吸收，使 Isc 提升 0.78%，最終能量損失僅 0.5%，顯著優(yōu)于傳統(tǒng)彩色 BIPV 組件（通常損失 > 15%）。證實(shí)壓花玻璃 BIPV 在保持建筑美學(xué)的同時(shí)，具備與常規(guī)組件相當(dāng)?shù)陌l(fā)電性能，為零能耗建筑提供了創(chuàng)新解決方案。電池和組件的結(jié)構(gòu)

光學(xué)性能：壓花玻璃在長(zhǎng)波長(zhǎng)（>500 nm）透光率降低，導(dǎo)致標(biāo)準(zhǔn)測(cè)試條件下短路電流（Isc）略低（7.09 A vs 7.13 A），但實(shí)地測(cè)試中因傾斜入射光增強(qiáng)散射，Isc 反而提升。

熱性能：5 mm 玻璃增加組件溫度（約 2-3°C），導(dǎo)致開(kāi)路電壓（Voc）下降 0.82%，但通過(guò) Isc 的提升，整體能量損失僅 0.5%。

美學(xué)與功能平衡：壓花玻璃模糊了電池金屬組件，提升建筑集成度，同時(shí)通過(guò)光散射優(yōu)化傾斜入射光下的發(fā)電效率。外觀差異與壓花玻璃紋理特性

組件外觀對(duì)比與壓花玻璃表面形態(tài)

常規(guī)玻璃：清晰可見(jiàn)太陽(yáng)能電池的金屬組件（如匯流條和指狀電極），呈現(xiàn)傳統(tǒng)光伏組件的外觀。

壓花玻璃：表面覆蓋 5mm厚的壓花玻璃，通過(guò)模擬雨滴紋理的表面處理技術(shù)，模糊了金屬組件的視覺(jué)存在感。

黃色方框特寫(xiě)：展示壓花玻璃在傾斜角度下的微觀表面形態(tài)，呈現(xiàn)不規(guī)則的起伏結(jié)構(gòu)，增強(qiáng)光的散射效果。

在標(biāo)準(zhǔn)測(cè)試條件（STC）下的關(guān)鍵性能數(shù)據(jù)

功率相關(guān)：兩組件的電池功率均為 7.66W，但常規(guī)玻璃的組件功率為 7.60W，壓花玻璃為 7.57W。這細(xì)微差異主要由短路電流（Isc）不同導(dǎo)致，常規(guī)玻璃 Isc 為 7.13A，壓花玻璃為 7.09A。

其他參數(shù)：開(kāi)路電壓（Voc）二者相同，均為 1.40V ；填充因子（FF）差異極小，常規(guī)玻璃為 76.2%，壓花玻璃為76.3%；電池-組件轉(zhuǎn)換比（CTM）上，常規(guī)玻璃為 99.2%，壓花玻璃為 98.8%，相差 0.4%。

EQE光譜對(duì)比分析

外部量子效率（EQE）光譜對(duì)比

常規(guī)玻璃：在全波長(zhǎng)范圍內(nèi)保持較高且穩(wěn)定的 EQE 值。

壓花玻璃：在 500 nm 以下與常規(guī)玻璃差異較小，但超過(guò) 500 nm 后，EQE 值逐漸下降，在 780 nm 附近差異達(dá)到峰值（3.6%）。

壓花玻璃在長(zhǎng)波區(qū)域的透射損失導(dǎo)致 EQE 下降，但通過(guò)表面紋理對(duì)傾斜入射光的散射優(yōu)化，實(shí)地測(cè)試中 Isc 反而提升，最終能量損失僅 0.5%。

BIPV 組件實(shí)地測(cè)試裝置

功率測(cè)量系統(tǒng)

垂直安裝與朝向：組件垂直朝南安裝，模擬城市建筑立面場(chǎng)景，符合室外夏季太陽(yáng)高度角較高（如 75°）的特點(diǎn)。垂直安裝使組件接收傾斜入射光，而非傳統(tǒng)的水平或最佳傾角，突出壓花玻璃在非垂直光照下的性能優(yōu)勢(shì)。

雙組件對(duì)比：常規(guī)玻璃與測(cè)試組件上下排列，確保兩者在相同環(huán)境條件（溫度、輻照、遮擋）下進(jìn)行對(duì)比，減少外部干擾。

數(shù)據(jù)采集：每3分鐘記錄一次數(shù)據(jù)，覆蓋全天不同時(shí)段（如早晚低角度光照與正午高角度光照），全面評(píng)估性能差異。性能的小時(shí)數(shù)據(jù)對(duì)比

常規(guī)玻璃與壓花玻璃的性能對(duì)比（小時(shí)數(shù)據(jù)）

能量產(chǎn)量平衡：盡管壓花玻璃導(dǎo)致 Voc 下降，但 Isc 的提升使整體能量損失僅 0.5%，顯著優(yōu)于傳統(tǒng)彩色 BIPV 組件（通常損失 > 15%）。

Voc 下降機(jī)制：5mm 厚玻璃增加了組件溫度（約 2-3°C），導(dǎo)致 Voc 隨溫度升高而降低（光伏電池的電壓溫度系數(shù)特性）。高溫時(shí)段（如正午）Voc 下降更明顯，與組件溫度峰值一致。

Isc 提升機(jī)制：壓花玻璃的表面紋理增強(qiáng)了光散射效應(yīng)，尤其在傾斜入射光下（如室外夏季太陽(yáng)高度角 75°），提高了長(zhǎng)波區(qū)域的光吸收。實(shí)地測(cè)試中，Isc 在白天時(shí)段（高輻照）顯著提升，抵消了 Voc 下降的影響。太陽(yáng)光線(xiàn)與壓花玻璃組件的光學(xué)作用機(jī)制

太陽(yáng)光線(xiàn)與壓花玻璃組件的相互作用示意圖

入射角與反射率的關(guān)系：根據(jù) Fresnel 方程，普通玻璃在接近 90° 入射角時(shí)反射率顯著增加，導(dǎo)致透射光減少。壓花玻璃的表面紋理通過(guò)散射改變光的入射方向，降低有效入射角，減少反射損失。

光散射的優(yōu)化作用：不規(guī)則紋理使光線(xiàn)在玻璃內(nèi)部多次反射，延長(zhǎng)光程，增加光子與太陽(yáng)能電池的相互作用概率，從而提升Isc。

夏季氣候適配性：夏季太陽(yáng)高度角高（如 75°），垂直安裝的組件接收傾斜入射光，壓花玻璃的散射效應(yīng)在此條件下尤為顯著。不同傾斜角度下組件功率比差異分析

太陽(yáng)高度角和傾斜角度的關(guān)系

傾斜角優(yōu)勢(shì)：壓花玻璃組件在傾斜角度下表現(xiàn)更優(yōu)，尤其在 30° 時(shí)功率比常規(guī)玻璃高 3.0%。

光散射效應(yīng)：表面紋理增強(qiáng)了非垂直入射光的散射，延長(zhǎng)光程，提升光吸收效率。

高溫補(bǔ)償：盡管厚玻璃導(dǎo)致溫度升高，但傾斜角下的功率提升抵消了 Voc 下降的影響。

本文通過(guò)對(duì)采用壓花玻璃的 BIPV 組件在室外垂直朝南系統(tǒng)中的性能評(píng)估，展現(xiàn)了其在平衡美學(xué)與發(fā)電效率方面的巨大潛力，使得整體能量損失僅為0.5% ，這一成果遠(yuǎn)優(yōu)于傳統(tǒng)彩色 BIPV 組件。從實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)來(lái)看，無(wú)論是 EQE 光譜分析，還是不同傾斜角度下的功率比對(duì)比，都有力地支撐了壓花玻璃在特定環(huán)境下的性能優(yōu)勢(shì)。

這一研究成果對(duì)于推動(dòng) BIPV 在城市建筑中的廣泛應(yīng)用意義重大。在城市空間有限的背景下，垂直朝南的建筑立面為 BIPV 提供了廣闊的應(yīng)用空間，而壓花玻璃 BIPV 組件兼顧美觀與性能的特點(diǎn)，恰好滿(mǎn)足了城市建筑在能源利用和外觀設(shè)計(jì)上的雙重需求。美能QE量子效率測(cè)試儀

美能QE量子效率測(cè)試儀可以用來(lái)測(cè)量太陽(yáng)能電池的光譜響應(yīng)，并通過(guò)其量子效率來(lái)診斷太陽(yáng)能電池存在的光譜響應(yīng)偏低區(qū)域問(wèn)題。它具有普遍的兼容性、廣闊的光譜測(cè)量范圍、測(cè)試的準(zhǔn)確性和可追溯性等優(yōu)勢(shì)。

• 兼容所有太陽(yáng)能電池類(lèi)型，滿(mǎn)足多種測(cè)試需求

• 光譜范圍可達(dá)300-2500nm，并提供特殊化定制

氙燈+鹵素?zé)?strong>雙光源結(jié)構(gòu)，保證光源穩(wěn)定性

未來(lái)，建議借助美能QE量子效率測(cè)試儀開(kāi)展全年多氣候條件下的長(zhǎng)期監(jiān)測(cè)，進(jìn)一步探究壓花玻璃BIPV組件在不同環(huán)境中的性能變化。

原文出處：Performance comparison of a building-integrated photovoltaics (BIPV) module with patterned glass in Korean weather

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