屋顶光伏已经存在多年，不仅是欧美，屋顶光伏可以帮户主节省大量电费开支；在中国，户用屋顶光伏近年来也占据重要市场份额。
在屋顶光伏系统设计中，究竟是安装BIPV式的光伏瓦，还是安装BAPV式的传统光伏组件，仍有许多人对不同技术的投资犹豫不决。对于BAPV式的传统光伏组件，人们总是担心屋顶的承载、美学、抗风、安装……，对于BIPV式的光伏瓦，更多的人则在质疑其成本、质量和寿命。
光伏瓦其实已经存在了十多年，无论是采用晶硅还是薄膜。在中国，汉能曾一度大力推广，但更多的应用是在欧美。但光伏瓦的市占率一直低迷，许多业内人士仍然不知道，更不用说许多最终用户了。
在本文中，我们将更深入地了解光伏瓦的材料和技术背景，它们的优缺点，并对这种利基光伏产品的未来发展进行展望。
1.光伏瓦简介
自21世纪初以来，越来越多的公司投资并建立了生产光伏瓦的制造能力。美国的DOW Chemicals公司是全球领先的光伏瓦生产商之一，亚洲大型制造商有日本夏普、中国汉能和合大光伏等，都推出了特定的光伏瓦产品解决方案。
光伏瓦属于典型的光伏建筑一体化（BIPV）产品，将传统的、大多是扁平型的屋顶瓦片与光伏电池相结合，与普通的屋顶瓦类似，选材包括沥青、混凝土、陶瓷、粘土或玻璃等其他瓷砖材料，甚至包括相当奇特的中国釉面陶瓷，可以应用于各种不同的屋顶结构类型。
光伏瓦包含小切口，用于安装和层压薄薄的光伏电池，电池材料主要使用CIGS（铜铟镓硒）或晶硅电池。与传统光伏模块一样，都需要透光玻璃作为盖板。
光伏瓦有各种形式和类型，参照传统屋顶瓦的设计，集成了光伏电池，赋予不同的颜色、造型等外观，为具有挑战性的屋顶形状增加了灵活的设计和应用优势。
2.为何要安装光伏瓦，如何安装？
光伏瓦被认为是传统标准光伏系统解决方案的美学和集成替代方案，既可以用于发电，从而为内部负载供电，和/或用所产生的电力向电网供电，也可以类似于光伏热能（STE）系统将电力转换为热量。
理论上，根据房屋的地理位置、屋顶空间和屋顶方向，高效的光伏瓦可以完全满足建筑物的用电需求。与标准光伏组件类似，光伏瓦作为模块化单元工作，以串形式相互连接。然后，这些串连接到逆变器，将光伏瓦的直流电转换为家用交流电。
根据光伏瓦的类型和使用的材料，安装要求可能有所不同。一些光伏瓦具有特殊的兼容性和安装要求，而其他类型的光伏瓦可以与普通的非光伏屋顶瓦混合使用。
3.光伏瓦的优点
光伏瓦的主要优点是其重量比传统晶硅组件轻得多，而且屋顶集成更美观。光伏瓦具有耐候性，满足与传统屋顶瓦类似的强度和灵活性要求。
许多光伏瓦制造商甚至提供标准黑色、红色、蓝色或其他具有类似光伏电池颜色的屋顶瓦颜色的配色解决方案。标准晶体光伏组件的类似配色解决方案仍然相对更昂贵，更难获得。
与标准光伏组件相比，光伏瓦有多种用途：除了简单的发电或供热并提供更好的美观性外，它们还可以用作屋顶瓦，用作防水屏障并保护屋顶免受外部颗粒物的进入。
此外，如果由于结构问题或规定，你的屋顶不允许安装传统的光伏组件，光伏瓦是一种潜在的替代方案，可以让建筑继续使用光伏。
光伏瓦的另一个优点是：从环境角度来看，光伏瓦可以显著节省材料，例如不需要标准光伏组件的边框。
4.光伏瓦的缺点
尽管有这么多优点，但光伏瓦到目前为止并没有得到更多的关注，市占率也很低。
长期以来，与标准光伏组件相比，光伏瓦的价格更高一直是主要障碍之一。尽管近年来基于CIGS的光伏瓦的引入和生产成本的降低导致了价格的大幅下跌，但从主流经济角度来看，光伏瓦还需要一定时间来成为标准光伏组件的重要替代品。
此外，功率输出和效率也是需要考虑的问题。尽管光伏瓦可以产生房屋的总电力需求，但根据瓦片形状而设计的光伏电池技术，它们光电转化效率比传统组件低，每平米发电量可能比传统的光伏组件少50%。在这种情况下，逻辑上需要更多的空间来布置相同发电量的阵列。
第三，光伏瓦的另一个问题是难以冷却。与安装在屋顶瓦上方并留有气流间隙的标准光伏组件不同，光伏电池与屋顶瓦集成在一起，因此与屋顶结构紧密相连。因此空气不能容易地在瓦片下面流动和循环以进行冷却。
如果要设计适当的通风，就涉及到另外一个技术挑战。而没有通风，光伏瓦片可能会变得非常热，从而显著降低光伏电池的功率输出。对于安装传统晶硅组件的屋顶来说，会起到顶层降温的作用，但对于光伏瓦，它们还可以加热底层阁楼。
尽管安装传统晶硅光伏的屋顶，可能会导致鸟类、昆虫等在光伏板下筑巢，而光伏瓦则无需担心。但对于防范小动物筑巢，这并非是一个难事。
第四，如果在建造新房子的早期阶段或重新盖屋顶时，直接安装光伏瓦作为房子的新瓦，光伏瓦最具成本效益。但在已有屋顶改造中，显然传统晶硅组件更方便，因为安装光伏瓦时每个光伏瓦都需要布线，必须在已有屋顶板上挖精确的洞，更费时、费力，还不安全。
第五，如果光伏瓦存在质量问题，它就不能像传统的光伏组件那样容易拆卸和更换。
第六，光伏瓦的安装自由度明显不如传统组件。为了获得合理的发电量，光伏瓦的有效应用仅限于屋顶朝南的房屋。光伏瓦根本无法和标准光伏组件的安装比角度灵活性。
5.未来展望
光伏瓦预计至少能使用20年，但只是在十多年前才进入市场，到目前为止，还没有光伏瓦的真实寿命数据，只有估计值。
根据相关资料介绍，光伏瓦片尽管设计时与许多标准屋顶瓦片的平均值相似，但低于传统光伏组件的预期。
由于现有的冷却问题加起来就是光伏瓦系统的成本/产量比，不合适的光伏瓦安装会产生相对较小的功率输出和更快的衰减，因此，当主要关注功率产量而不是美观性时，光伏瓦会是一个潜在的昂贵选择。
随着新型光伏电池技术的普及，如n型、HJT、BC电池等，尤其是薄膜类电池如正在火热的钙钛矿电池技术的兴起，有可能最大限度地减少发热问题。随着这些技术的进步，光伏瓦将可以成为传统光伏组件的竞争对手。
