什么是太阳能瓦片（光伏屋瓦）？

各位设计师

大家好！

在全球降碳浪潮中

光伏发电作为技术成熟

成本领先的清洁能源

行业景气度持续高企

吸引全球企业纷纷布局光伏发电

在诸多政策利好下

光伏发电也开始被越来越多的提起！

那么本期先从太阳能瓦片（光伏屋瓦）入手

来跟大家分享下
太阳能瓦片工作原理、有哪些优势

有哪些分类？如何应用？

  01. 

什么是太阳能瓦片（光伏屋瓦）

其实太阳能瓦片的工作原理

和在建筑领域中广泛使用的光伏板相同

他们最主要的区别在于组装：

光伏板是固定在现有屋顶上的

而太阳能瓦片是从建造初期

就是屋顶结构的一部分

它取代了常规瓦片的位置

作者 Audrey Migliani | 译者 韩爽

瓦片是由光伏电池组成的

它们在吸收太阳光之后产生的电磁场

为建筑内部提供了电力

每一块瓦片由电缆连接到配电板

为了保证瓦片运作的效率

每个瓦片需要安装一个将产生的能量

转换成电力的转换器

另一种方式是安装一个太阳能分流器

或者叫“家用太阳能系统”

系统的安装需要在专业人士监督下进行

△瓦片通过太阳能可以收集多少能量是和其暴露在的日光量多少成正比的。这个关系很明显是受项目所在的气候和地理位置影响的。在晴天的时候当然会比多云天气下收集更多的能量。

为了保持最好的效果

维护瓦片的清洁是很重要的

除此之外

一般建议让瓦片一个一个平铺排列

并且避免重叠

（这个和传统的瓷片有所不同）

这样可以避免重叠区域

无法接收太阳光的问题

太阳能瓦（光伏瓦）技术特点

1、轻质，每平方米重量约15kg，仅为传统水泥瓦、陶瓦的一半（不同厂家出品重量会有不同）
2、安装简单，具有和传统水泥瓦、陶瓦完全一致的安装方法。电缆连接采用无差错连接设计，操作者仅需简单培训即可正确连接；
3、具有很高的机械强度，能有效应对光伏一体化屋面的正常施工和后期维护，不会引起电池片隐裂；

4、本身具有很强的耐用性，电池片30年线性功率输出保证；

5、边缘采用双重保护，光伏组件部分在运输以及安装过程中不被破坏；
6、特殊防水沟槽系统设计，排水效率高、防止雨水倒灌；
7、抗风揭能力强，满足全球屋面建材抗风雨性能测试标准。

【优势】

-对于太阳能富足地区，太阳能瓦片是极好的可再生能源。
-因为他们是在建筑中的一部分而不是后期添加的，他们比传统的光伏板在视觉上更加好看和隐秘。有一些太阳能瓦片的外观甚至是完全仿照板岩或瓷片的，基本无法被发现。
-对于在保护区和/或历史区域中的建筑物进行修复（批准改建时），它们是不错的选择。

【劣势】

-价格要比太阳能电池板贵。
-仍然很少有太阳能瓦制造商和安装熟练的工人。市场上一些最大的生产商是Tesla Solar，Hanergy和Eternit。
-与太阳能电池板不同，太阳能瓦不能以原始屋顶设计之外的其他角度安装，因此在某些情况下，优化能量收集效率更加困难。所以，需要一开始就要为安装太阳能瓦而去实地调研正确设计屋面。

-该技术也在不断发展。并非所有现有屋顶都适合安装太阳能瓦——您可能需要重建整个屋顶。

如何评估屋面需要多少太阳能瓦片？

简单来说，瓦片越多，能量输出越多
节省电费也就越多
当然，初期建造成本也会水涨船高

太阳能瓦片通常由铜铟镓硒制成
除了薄还具有很高的转换效率
平均约为 10% 至 12%
相反，一些光伏瓦使用单晶硅
虽然更贵，但它们的转化效率更高
约为 15% 至 20%

大多数光伏瓦会产生 13 至 63 瓦的功率
常规别墅住宅屋顶安装的瓦片数量
可将水电费降低 40% 至 70%

太阳能瓦片VS太阳能电池面板

1.太阳能瓦会更美观；

2.使用寿命都很长,通常可达 20 年以上,但具体也要参考不同制造商和不同安装,保修也各不相同；

3.太阳能瓦片在效率方面比面板更胜一筹；
4.太阳能瓦更耐用可以承受恶劣天气条件和掉落的碎片；

  02. 

太阳能瓦类型

太阳能瓦分为

玻璃太阳能瓦、薄膜太阳能瓦、陶瓷太阳能瓦

1、玻璃太阳能瓦

简单来说就是

太阳能板和屋顶瓦片整合在一起

在太阳能电板上覆盖了一层有色透光膜

然后盖上高强度的钢化玻璃作为保护

此类产品中较为突出的

就是特斯拉推出的Solar Roof

特斯拉于2016年切入光伏业务

目前特斯拉光伏业务包含BIPV产品Solar Roof
2019年更新到第三代Solar Roof v3

 不再是屋顶上“狗皮膏药”式的单独加装太阳能板

而是提供了全集成的替代方案

借助集成的 Powerwall 电池

白天收集的能量被存储起来

供家庭以及车辆随时使用

让用电自给自足

*Solar Roof v3推出之初被寄予厚望，一度被认为是特斯拉光伏业务发展拐点，此后因供应链方面的问题，自2022年3月起，美国各地的特斯拉光伏屋顶业务陆续暂停安装。

Solar Roof太阳能瓦片4种不同的外观

磨光风格（Smooth）

意大利托斯卡纳风格（Tuscan）

石板风格（Slate）以及布料风格（Textured）

能为一套标准的住宅供应充足的电力甚

至可以通过电池提供多余电量

以防恶劣天气或其他故障

整体成本仍然低于

安装传统屋顶和使用传统的电力来源

太阳能瓦片比传统屋顶材料更有弹性

这是因为它们在生产过程中

使用了韧性玻璃所致

从理论上讲，这可以让太阳能瓦片

更从容地应对冰雹甚至掉落的树枝等潜在破坏

关于保修方面，特斯拉表示

你的房屋存在多久

就为其上面的 Solar Roof 保修多久

关于价格方面
V3 的价格要便宜很多
以 2000 平方英尺的屋顶和 10kW 的功率为例
其成本为 33950 美刀
这个价格并不便宜

除了价格外
从能效表现、安全性等三个方面
人们也对特斯拉太阳能新品提出了质疑
比起太阳能板贵出那么多
但实际使用中能效却更低
虽然在此领域中特斯拉的产品
走在最前沿
但对于更为广泛的普通消费者来说
还是要参考更多的市场验证

2.薄膜太阳能瓦

薄膜太阳能瓦

是采用柔性铜铟镓硒(CIGS)薄膜太阳能芯片

高透光度玻璃相结合

而成的新一代屋面瓦

兼具高效发电性能和安全性能

铜铟镓硒柔性薄膜电池芯片

薄膜发电曲面瓦，质量较轻

不会对屋顶增加过多的负荷

而且，隔热降温效果也比较突出

有资料显示，安装了薄膜发电曲面瓦的建筑在

夏季时，其室内温度

比采用传统瓦片的室内低5—10摄氏度

除此之外，由于与传统瓦片相比

薄膜发电曲面瓦的防水效果显著

所以非常适用于新建或节能改造的建筑屋顶

使用寿命长达25-30年以上
抗压性、防水性、抗冲击性
等远远高于传统瓦片性能
隔热、保温、防火、防渗水、抗冰雹
等安全性能
并可以在零下40到零上85摄氏度的
环境下正常发电

薄膜太阳能发电瓦的应用范围也很广泛
在新建别墅、商业公共建筑、城乡公共建筑仿
古建筑、农村自建住宅、美丽乡村
特色小镇、农业光伏示范基地
旅游景观、凉亭、公交站点
等领域拥有广阔的市场应用空间

薄膜太阳能屋面瓦分为

曲面、平板、倒C型三款
可满足国内绝大部分建筑类型的个性化需求

单玻三曲瓦单玻筒瓦搭接版单玻筒瓦拼接版

这里的玻璃也可以做成彩色的

还可以添加传统纹饰

全面满足现代人对于建筑的审美

以及个性化的需求

3.陶瓷光伏瓦

发电光伏陶瓷瓦将太阳能电池模组

与带有镂空平台的陶瓷瓦片相结合

在保持建筑原有的建筑风格的基础上

具备太阳能电池组件的发电功能

以16W/片的光伏陶瓷瓦为例

发电功率可以达到85W/平方米

以浙江的日照条件为例

每年可以产生85度电/平方米

50平方米可以产生4200多度电足

够满足普通建筑的用电需求

光伏陶瓷瓦用于屋顶建设使

用寿命可达50年以上
由于光伏陶瓷瓦的渗水率小于0.5%
是普通建筑瓦片的几十分之一

因此水分很难渗透到瓦片内部
由于采用了抗紫外线照射的独特配方
因此与普通建筑瓦片相比

光伏陶瓷瓦具有三倍左右的使用寿命

光伏陶瓷瓦的抗弯曲强度高达5000N
是普通建筑瓦片的3倍以上
同时由于光伏陶瓷瓦的
光伏模组采用3.2毫米的低铁钢化玻璃
因此可以抵御冰雹等重物的敲打

生产工艺环保的绿色建材

通过特制配方陶瓷材料

实现了无需烧结、低温压制成型

和增加瓦片强度等功效生

产过程耗能低、无污染

把光伏组件嵌入支撑结构使
太阳能板和建筑材料结为一体
直接应用于屋顶
和普通屋面瓦一样安装在屋面结构上

为了让陶瓷光伏瓦片展示
更好的美学效果
德国的 paXos 在 Intersolar 2022 上
展示了其新的“Beaver Tail”陶土太阳能瓦片
美观这块儿属实被这家拿捏了

  03. 

结语

太阳能瓦片因其耐用性强

安装简单、发电效率高等优点

是一种非常具有潜力的新型太阳能应用方式

在未来，太阳能瓦片将会越来越普及成

为建筑行业的重要趋势之一

随着科技的不断进步

太阳能瓦片的性能和效率将会持续提升未

来也许会出现更加先进的太阳能瓦片

为人们创造更加智能、环保、节能的生活环境

ㆍENDㆍ

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