刘欢，杨谋存，朱跃钊，高睿哲，刘奇龙，冉茂菁

（南京工业大学机械与动力工程学院，江苏 南京 211816）

0 引言

太阳能是重要的可再生能源，具有储量丰富、洁净安全等优势，对其高效利用已成为应对日趋严重的化石能源危机和环境污染问题的有效途径之一[1]。为提高太阳能综合利用率，Kern提出了太阳能光伏光热一体化（Photovoltaic/thermal，PV/T）概念，即将光伏发电技术与光热技术有机结合，以同时获得电能和热能[2]。

传统的太阳能PV/T系统多在光伏组件的背面铺设冷却流道，通过冷却工质（如水、空气等）将光伏组件耗散热能带走，并对其加以收集利用[2]。典型的如平板热管式PV/T系统[3]、蛇型环道式PV/T系统[4]等。但该类系统光伏组件与冷却工质相互热耦合，其工作效率受工质温度的影响显著，相关研究表明，光伏组件每升高1℃，其光电转换效率将下降约0.5%[3]。因此，传统的聚光型光伏组件的有效能效率仍不高[2]。

另一方面，近年来太阳光谱分频利用技术亦获得了快速发展，其可将高效光电转换谱段的太阳辐射能分配给光伏模块进行光电转换，将光电转换效率较低谱段的太阳辐射能分配给光热模块独立进行光热转换[5]，从而避免了光伏/光热模块的热耦合，可获得更高的有效能效率。如罗朋[6]、Wang[7]基于太阳能直接吸收（DAC）技术构建的太阳光谱分频利用型聚光式光伏光热一体化（CPV/T）系统，对光伏组件的冷却效果及光热部分的利用能级均有较大提升。然而，现阶段对可与普通建筑有效结合的相关研究较少，若利用太阳能设备替代普通建筑覆盖层或屋顶保温层，既可同时提供电能和热能，又可避免重复投资、降低成本[8]。……