建筑一体化聚光光伏/热系统生命周期环境评估：基于介电液体填充圆柱体的创新设计

本研究针对光伏(PV)系统过热导致的效率下降问题，开发了基于去离子水(DIW)和异丙醇(IPA)液体浸没冷却技术的建筑一体化聚光光伏/热(BICPV/T)系统。通过生命周期评估(LCA)结合SimaPro软件和ecoinvent数据库，量化了系统碳排放(411-547 kg CO2.eq/m2)与能源回收期(2.7-8.2年)，证明其环境效益优于传统系统寿命(15年)，为绿色建筑技术提供重要数据支撑。

　　

随着全球对可再生能源需求的激增，光伏(PV)技术面临核心矛盾：高辐照环境虽能提升发电潜力，却导致组件过热引发效率衰减。传统风冷/水冷方案难以兼顾散热与热能再利用，而建筑一体化光伏(BIPV)系统更需考虑材料生命周期环境影响。西班牙莱里达大学团队创新性地将PV细胞直接浸入介电液体（去离子水或异丙醇）填充的圆柱形聚光器中，开发出兼具发电、集热与建筑美学功能的复合系统。

研究采用国际标准化生命周期评估(LCA)框架，通过SimaPro 9.4.0.1软件调用ecoinvent 3数据库，结合碳与能量清单(ICE)方法，量化系统从原材料获取到废弃处理的全链条影响。关键分析指标包括累积能源需求(CED)和全球变暖潜能(GWP)，并设置巴塞罗那、热那亚、里斯本三地气候场景进行敏感性验证。

材料与方法
研究严格遵循ISO 14040/14044标准，采用"截断-U"模型处理材料流程数据。系统主要组件包括聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)圆柱体、不锈钢(SS)框架、钝化发射极背接触(PERC)单晶硅电池等，通过对比水基(DIW)与异丙醇(IPA)配置，分析不同冷却介质的环境表现。

DIW配置的环境影响
数据显示PMMA圆柱体贡献55-56%总环境影响，SS框架占15%。值得注意的是，液体混合/异丙醇在GWP中占比达7-8%，凸显介质选择的关键性。通过材料回收可实现80-82 kg CO_2.eq/m²的减排，相当于总排放量的15-20%。

能源与碳回收期
所有情景下能源回收期(EPBT)均低于系统设计寿命，水基配置表现更优：巴塞罗那场景中，回收方案使EPBT缩短至2.7年，较IPA配置快约1年。温室气体回收期(GPBT)呈现相似趋势，验证了水基系统在可持续性方面的优势。

结论与展望
该研究首次对液体浸没式BICPV/T系统进行全生命周期环境解码，揭示PMMA和金属框架为关键减排靶点。尽管异丙醇配置散热性能更佳，但水基系统在环境友好性上具有明显优势。研究成果为《Renewable Energy》提供了建筑光伏领域的重要案例，其采用的LCA方法论可为后续研究建立基准。团队特别指出，未来需优化PMMA生产工艺并开发新型介电流体，以进一步提升系统可持续性。

（注：全文数据与结论均源自原文，未添加外部引用。专业术语如PERC、GPBT等均在首次出现时标注说明，并严格保留原文的CO_2.eq等格式。）