目前全球分布式/集中式光伏大概6/4。前两年还是4/6，分布式主导的趋势不可逆。主要原因之一就是附加值高些。而且像欧美工商业楼宇，玻璃幕墙等都是光伏市场中的价值明珠。大家都在说光伏的产品差异化太低。其实确实，乌黑的晶硅用作地面电站发电，或者看不看的高楼屋顶还可以。建筑幕墙、户用确实缺乏个性。在有个性化需求的市场，高附加值的产品才会更有市场空间。

在碳达峰、碳中和目标的推动下，“光伏+”模式不断升级、更新和创新，BIPV概念逐渐被大家熟知，BIPV（Building Integrated PV）也就是光伏建筑一体化，是一种将太阳能光伏发电产品结合到建筑上的技术，经过特殊设计，将光伏产品与严格按照建筑标准设计，把光伏技术与建筑技术完美融合，形成的光伏建筑构件可代替传统的建筑屋顶、玻璃幕墙和外墙装饰面，甚至阳台、围栏等附属结构，成为建筑行业近年来最受关注的光伏技术。

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什么是“BIPV”？

光伏建筑一体化(BIPV,Building Integrated Photovoltaic)是指将太阳能发电（即光伏）产品集成到建筑上的一种技术，最早可追溯到20世纪60年代。20年前，日本MSK公司（日本名阪真空株式会社，全球顶级的材料高科技公司）推出将光伏组件与建筑材料相结合的产品。但与传统光伏组件相比，BIPV的发展一直处于滞后状态，未能真正打开市场。

随着光伏产业的大规模普及和发展，以及“双碳目标”引领下社会对建筑业碳减排的关注，BIPV作为绿色建筑领域的重要应用技术之一，逐渐成为建筑施工企业转型的发展方向。与相对直观的发电、工业和交通领域相比，建筑行业堪称隐形碳排放大户。根据中国建筑节能协会的数据显示，我国建筑全生命周期能耗总量占全国能源消费总量比重为46.5%，运行能耗占全社会总能耗的30%左右。

BIPV优势：

1、是一种视觉享受

BIPV首先是一个建筑，建筑是一个城市的文化载体，当建筑与光伏相碰撞，给整个建筑打上了鲜明的视觉烙印，彰显出一座城市绿色生态、可持续发展的格调理念，同时建筑是建筑师笔下的艺术品，其成功且吸引人的一点就是建筑物的整体外观形象。

在BIPV建筑中，明阳光电玻璃通过搭载多种自研技术可实现传统建材的各种尺寸、颜色、图案及材质肌理。并通过系统化电气+结构深化设计，把接线盒、旁路二极管、连接线等电气零部件隐藏在建筑结构中，可以防止阳光暴晒和雨水侵蚀，又不会影响建筑物的整体外观效果，实现建筑大师们完美的设计构图。

2、满足建筑物的通透采光

勒･柯布西耶说过：“光线创造了一个地方的氛围和感觉，同时也是构造的表达”，对建筑物而言，有光透进来的地方，每处空间都有灵魂，所以对透光率的要求很高。明阳光电玻璃是采用超白双面玻璃组件，能够通过特定透光除膜技术，可实现的10%-60%透光率，大楼的每一处都光线通透，巨幅采光入室，营造轻松舒适的氛围。

3、安装方便快捷

BIPV建筑是光电玻璃与玻璃幕墙的相互结合。幕墙的快速发展，使得各种幕墙形式都具有比较成熟的设计和安装技术，构件式幕墙施工手段灵活，主体结构适应能力强，是目前采用最多的形式；单元式幕墙在工厂内易实现工业化生产，降低人工费用，缩短施工周期，为业主带来更多经济效益。

4、与建筑同寿命

明阳光电玻璃采用PVB/SGP胶膜代替EVA胶膜能达到更长的使用寿命，因为PVB/SGP胶膜膜具有透明、耐热、耐寒、耐湿、机械强度高等特性，并已经成熟应用于建筑行业。目前国内外公司均已掌握较成熟的PVB/SGP胶膜封装技术的光伏组件。同时在BIPV系统中，选用光伏专用电线(双层交联聚乙烯浸锡铜线)，选用偏大的电线直径以及性能优异的连接器等设备，都能延长BIPV光伏系统的使用寿命。

5、绿色环保 清洁能源

太阳能发电时无转动部件，无噪声，对环境不会造成污染；BIPV建筑可自发自用，减少电力输送过程的费用和消耗，降低输电和分电的投资维修成本；还能避免化石燃料发电所带来的严重空气污染，减少碳排放，让建筑更环保、更绿色，为碳中和、碳达峰做出贡献。

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突破口——薄膜光伏电池

薄膜光伏电池是晶硅光伏电池之后的第二代太阳能电池，起源于上世纪70年代。二者的底层原理相同，都是利用光电效应——即在光辐照下，光子进入物体后与电子作用，如果电子是自由的，则吸收光子能量的电子，克服物体表面垒势阻挡而逸出物体表面进而产生光电子。当科学家确定了其关键理论框架之后，便不断对太阳能的吸收层材料进行探索、研发。

1963年，碲化镉（CdTe）薄膜光伏电池的转换效率达到6%；1974年，铜铟镓硒（CIGS）薄膜光伏电池进入研究人员的视野；1976年，美国RCA实验室研制出PIN结构的非晶硅（α-Si）薄膜太阳能电池，光电转换效率为2.4%；1995年，美国加州大学俞刚博士发现了本体异质结结构有机太阳能电池，提高了激子解离效率，使得有机电池性能进一步提高，从而奠定了目前有机太阳能电池的主流结构。而在2009年，基于有机染料敏化电池的基础，诞生了如今备受资本关注的钙钛矿材料。

从产业角度来看，光伏电池通常分为三代。第一代电池是当前主流的硅基光伏电池，主要有单晶硅和多晶硅太阳能电池两大类。目前硅基光伏电池的产业链成熟，市场占有率可达90%~95%左右，单晶硅作为绝对发展趋势，已逐步成为光伏市场的主流产品。

第二代太阳能电池是薄膜电池，主要包括非晶硅、碲化镉、砷化镓和铜铟镓硒。

而在第三代电池的定义上，业内还存有一定分歧。一部分学术界研究者习惯将20世纪90年代之后兴起的一波太阳能电池，包括有机电池、染料敏化电池、量子点电池和钙钛矿电池等归类为第三代，但上述这些本质上均为薄膜电池，只是实现光电转化的化合物成分有区别。而产业界一些专家则认为第三代太阳能电池应集中体现在创新技术和工艺上，主要包括叠层和多带隙技术、热载流子电池等。

不论如何划分，光伏电池的关键始终是转换效率、生产成本和使用寿命。效率取决于光电转换，而光电转换首要就是吸收光，光伏电池的吸收光谱范围主要受电池材料性质、厚度和表面特性决定。其中，禁带宽度作为半导体的一个重要特征参量，在转换效率上极为关键。其大小主要决定于半导体的能带结构，即与晶体结构和原子的结合性质等有关。同时，其大小还反映了价电子被束缚的强弱程度，也就是产生本征激发所需要的最小能量。

不同材料因各自的禁带宽度限制，转化效率的上限也就被确定了下来，这也就是著名的单个PN结制成的光伏电池的最大理论效率指标——肖克利-奎伊瑟极限（S-Q limit），其现代计算的结果为：1.34eV禁带宽度下可得到33.7%的效率上限。简单来理解，好比去卡塔尔现场看世界杯比赛，一张球票只能看两支球队的一场比赛。同理，一种材料吸光的部分也就那么多。

但事无绝对，突破效率极限就好比拿到一张“万能球票”，既能够让球迷观看任意一场比赛，甚至还能在一场比赛中加入新的球队，提供一种全新的足球赛事观赛体验。

对于薄膜电池来说，这张“万能球票”就是“禁带宽度可调+叠层技术应用”。这也是钙钛矿的最大优势，其可以通过调整化合物配方，让其带隙接近理想值；或者可以扩展不同的带隙，针对不同波长的入射光设计钙钛矿的叠层电池。不过从科学严谨的角度讲，任意一种带隙可调的半导体材料，都可以说超过理论上限。

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钙钛矿可能是最佳的BIPV产品

钙钛矿这种薄膜光伏电池不仅仅是光伏的终极技术，拥有最高的效率极限，而且具有柔性的物理结构和彩色的产品形态，是极佳的BIPV（光伏建筑一体化）产品，说白了是一种极佳的建材产品。非常适合分布式、工商业等高附加值光伏应用场景。

另外，像很多新的分布式光伏场景，如高速公路顶部、遮阳活动区等有柔性需求的场景这些晶硅是无法满足的，但钙钛矿可以

与晶硅电池相比，薄膜电池的优势之一在于产线非常集约。晶硅电池的产业链包括“多晶硅-硅片-电池片-组件”四大环节，除组件外的其他三个环节均需重资本投入，每GW的资本开支总和达十亿元人民币以上，并且生产流程较为复杂。而薄膜电池的功能层通常采用物理或化学气相沉积等方法直接沉积在玻璃等衬底材料上，生产自动化程度高，并且自身可以实现从原材料到组件的全环节生产。

在薄膜电池的发展历史中，非晶硅电池限于物理特性，无法实现高效率和高寿命，虽然生产工艺相对成熟，成本也较低，但基本已被市场淘汰。而砷化镓电池虽然拥有最接近理论极限的禁带宽度，吸光材料维度上具备薄膜光伏电池中最高的转换效率，并且耐高温，适合做高温聚光太阳能电池；但是其价格昂贵、封装等工艺要求高，基本只用于军事和太空两大方向，未来民用领域商业化可能性极低。

至于铜铟镓硒电池，则更耐人寻味，其产业化发展历程和现在资本市场盛行的“钙钛矿故事”颇为相似，行业中也诞生过一家光伏巨头——汉能集团。

从命名便可看出，铜铟镓硒是四种元素的组合，其可以通过调节In/Ga和Se/s的比例，将禁带宽度在1.0eV~2.4 eV之间调节。同时，可调节的带宽使其成为非常好的串联电池材料，如不同带宽的CIGS串联，或者高带宽CIGS与硅电池串联。但是铜铟镓硒电池商业化极其缓慢，而汉能集团如今也落得个破产的下场。究其原因，主要是以下三点：

一、多种元素匹配复杂，技术路线实现难度极大；

二、原材料稀有且价格昂贵（Ga和In均储量有限且在其他领域有更重要应用）；

三、核心设备未完全国产化，并且低估了规模扩大的难度。

当年，汉能集团为了研发铜铟镓硒电池投入极大的财力物力，但却始终没有走到大规模量产商业化那一步。

现在的钙钛矿电池，对比上述问题已有所改善，一方面是元素匹配从四种下降为ABX3体系；另一方面，钙钛矿的原材料极为低廉且来源广泛。但是，钙钛矿电池目前的效率纪录基本都是平方厘米级的小面积测试结果，因此仍然面临规模扩大的难度，此外还要面对材料本身特性带来的寿命问题，如果作为建材，必须将数十年的使用时间要求、风吹雨淋等恶劣环境的考验等都考虑在内。

从市场应用来看，迄今为止规模商业化最成功的薄膜光伏电池只有碲化镉电池。虽然现在薄膜电池的市场占有率仅占整个光伏市场的5%左右，但在这5%中，碲化镉薄膜电池便占据了超过九成的市场份额，而且基本被美国的First Solar所垄断。该公司是2021年全球组件出货量Top10中唯一一家薄膜组件厂。其能垄断市场的关键，在于碲化镉吸光层的沉积设备，该环节的工艺决定了最终组件的性能。

目前，碲化镉沉积的主要技术路线有气相输运沉积(VTD)、常压物理气相沉积(APPVD)、近距离升华法(CSS)和电沉积法等，其中VTD和CSS被实践证明最适合于工业化生产。VTD正是美国First Solar的独家专利技术，CSS则是基于公开技术进行升级改进。国内的碲化镉电池厂商龙焱能源、成都中建材等均采用CSS技术进行生产，并已开发出一些自主知识产权技术，其中龙焱能源已经完全实现自主核心技术的设备国产化替代。但鉴于该行业技术壁垒较高、玩家较少，薄膜电池需要建设全产业链条的优势在发展进程中也一定程度上变为劣势，对其效率的提高和规模的扩展都产生了一定影响。

总而言之，在薄膜电池领域中，钙钛矿和碲化镉就好像是月亮与六便士，一个代表着未来发展前景，另一个代表着现实已有应用。钙钛矿最终进入市场，需要在科研上突破寿命和规模化等问题制约；而碲化镉则是需要打破美国的工艺垄断，在量产技术上取得提高。

最后

BIPV市场的发展空间很大。随着技术不断进步、成本不断下降，既能发电，又能兼顾美观、安全和实用等多功能的BIPV技术，一定会进入千家万户百姓家中，让更多人享受到科技带来的零碳生活体验。

文章来源： Less_Is_More，光电玻璃，中科院创投