上海市太阳能学会

在全球能源结构转型加速的背景下，建筑光伏一体化（BIPV）正从"屋顶时代"向"立面时代"延伸。近期，香港理工大学严晋跃教授团队联合东京大学、北京大学深圳研究生院等机构在Cell Press细胞出版社交叉学科期刊Nexus上发表的一项最新研究成果，为我们揭示了立面光伏相较于屋顶光伏的潜力，这一发现无疑为BIPV行业的发展带来了新的视角和启示。

该研究基于三维城市建筑足迹数据和多源气象时空数据，通过先进的阴影模拟技术，对全球120个城市核心区域的建筑立面和屋顶光伏潜力进行了全面评估。结果显示，立面光伏潜力平均约为屋顶光伏的68.2%，而在部分城市区域，立面光伏潜力甚至超过了屋顶光伏的1.5倍。这一数据无疑为BIPV行业从业者提供了一个全新的思考方向：在传统屋顶光伏的基础上，立面光伏同样具备巨大的开发价值。

立面光伏的优势特性在于其能够充分利用建筑物的立面空间，尤其是在人口密集、屋顶空间有限的城市中。这些城市的建筑物立面往往拥有比屋顶更广阔的表面积，为光伏组件的安装提供了更多的可能性。此外，立面光伏还能有效减少建筑物的热岛效应，改善城市微气候，提升城市的整体环境质量。从美学角度来看，精心设计的立面光伏系统还能与建筑物外观相融合，提升城市景观的视觉效果。

研究数据揭示的68.2%均值背后，隐藏着现代城市建筑的深层演变逻辑。随着全球城市化率突破56%，高层建筑群构成的"垂直城市"成为主流形态。以香港中环、上海陆家嘴等典型CBD为例，其玻璃幕墙面积可达屋顶面积的8-10倍，且普遍存在东西立面全天候接受太阳辐射的物理特性。更关键的是，采用碲化镉光伏组件的新型光伏幕墙的透光率已经可以灵活定制，在维持建筑美学的同时实现10%-18%的发电效率，这使得传统被视为"低效区域"的立面空间转变为可计算的能源资产。

技术突破正在重构光伏幕墙的价值链。与屋顶光伏的单维度发电功能不同，立面光伏系统通过"光伏+建筑围护"的集成创新，创造出多维效益叠加的商业模式。例如，北京大兴国际机场的曲面光伏幕墙项目，不仅实现年发电量200万度，更通过减少5%的空调负荷、降低3分贝的噪音污染，使建筑运营成本下降12%。这种"发电-节能-环保"的协同效应，使BIPV项目的内部收益率（IRR）从传统模式的8%提升至15%以上，彻底改变了光伏投资的经济性评估体系。

市场潜力分布呈现显著的地域特征。研究发现，北纬35°附近城市群的立面光伏潜力普遍超过屋顶，芝加哥、北京等地的冬季立面发电量甚至比屋顶高出80%。这源于高层建筑在低太阳高度角季节形成的漫反射增益效应。

政策导向与成本曲线的双重驱动正在打开万亿级市场空间。欧盟新建筑指令（EPBD）强制要求2027年后所有新建公共建筑必须集成光伏系统，中国"十四五"BIPV发展规划则明确2025年装机容量突破30GW的目标。与此同时，立面光伏幕墙使用较多的碲化镉薄膜组件价格在过去几年下降大幅下降，这使得商业建筑立面改造的增量投资回收期缩短至6-8年。行业测算显示，仅中国现有玻璃幕墙建筑的改造市场就达2.3万亿元，而全球范围内可开发立面资源更是屋顶的1.8倍。

对于BIPV行业从业者而言，这一研究成果无疑具有重要的启发参考价值。首先，它提醒我们从更广阔的视角审视BIPV技术的应用空间，不仅要关注屋顶光伏的开发，还要深入挖掘立面光伏的潜力。其次，针对不同城市区域的特点和需求，制定差异化的光伏技术推广策略，以实现资源的最优配置。最后，加强跨学科合作与创新，推动BIPV技术的持续进步和产业升级，为可持续城市发展贡献更多智慧和力量。

在这场建筑表皮革命中，数据不会说谎——那些勇于突破屋顶思维定势、深耕立面价值挖掘的企业，终将在城市碳中和的宏大叙事中占据战略制高点。毕竟，当每平方米幕墙都成为会发电的"建筑细胞"，城市本身就将蜕变为生生不息的能量体。这或许正是BIPV行业的下一个黄金二十年真正的起点。