وحدة BIPV هي تكنولوجيا توليد الطاقة الذي يدمج الطاقة الشمسية بسلاسة في غلاف المبنى. وتستوعب خلاياها الكهروضوئية ضوء الشمس وتحولها إلى كهرباء قابلة للاستخدام، ويمكن استخدامها في مجموعة واسعة من أنواع المباني المختلفة بما في ذلك السقف الشمسي، والأجهزة الخارجية المتكاملة، والجدران الساترة، والمنورة، والأنظمة الجاهزة [1].

يتكون نظام BIPV من وحدات الطاقة الشمسية والزجاج الشمسي والوصلات والمحولات والمعدات الكهربائية الأخرى مثل تخزين البطاريات وأجهزة التحكم. تقوم الوحدات الشمسية بتحويل ضوء الشمس إلى كهرباء قابلة للاستخدام وتتكون من أشباه الموصلات مثل السيليكون البلوري، والسيليكون غير المتبلور، وتقنيات الأغشية الرقيقة (الخلايا الشمسية الحساسة للصبغ، والبيروفسكايت أو الكهروضوئية العضوية)، أو مزيج من هذه. تم تصميم الوحدات بمجموعة واسعة من الأشكال والأحجام لتناسب التصميم والمتطلبات الجمالية لكل مشروع.

بشكل عام، نظام BIPV ليس أكثر تكلفة بشكل ملحوظ من أنظمة الطاقة الشمسية التقليدية غير المتكاملة ويمكن أن تكون تنافسية من حيث التكلفة بالنسبة لمعظم التطبيقات. عادةً، يتم تعويض التكلفة الإضافية من خلال تخفيض تكاليف البناء لجزء الهيكل الذي تحل محله وحدة BIPV.

يتطلب دمج الخلايا الكهروضوئية في المبنى دراسة متأنية . لتحقيق أعلى إنتاجية ممكنة من الطاقة، يجب تهيئة وحدات BIPV وتركيبها بطريقة تجعلها معرضة لأشعة الشمس لفترات طويلة خلال النهار. ستؤثر عوامل مختلفة على أداء وحدات BIPV، مثل المناخ والظروف الجوية (مثل الغطاء السحابي، والتعرض لأشعة الشمس)، والتظليل من الأشجار أو المباني القريبة، وخط عرض الموقع.

تصميم التركيبات الكهربائية له نفس القدر من الأهمية بالنسبة لـ BIPV . نظرًا لأنه يتم تركيب وحدات BIPV أثناء مرحلة البناء وليس بعدها، فإن لها تأثيرًا عميقًا على التصميم والتخطيط الكهربائي للمبنى. لتقليل الجهد الهندسي اللازم لتصميم نظام BIPV، من المرغوب فيه أن يتم تسليم جميع المكونات الكهربائية كمنتجات قياسية.

تعد المحولات على مستوى الوحدة المثبتة مسبقًا في المصنع في وحدات BIPV واحدة من أكثر المحولات الواعدة حلول لتقليل الجهد الهندسي والتركيب. تسمح مراكز MLC هذه بتوصيل جميع وحدات BIPV بالتوازي مع بنية ناقل DC مشترك. يتجنب هذا النهج مشكلة اختلاف الصلاحيات المقدرة، والتي كانت بمثابة عائق أمام استخدام وحدات BIPV في بنية متوازية.

حتى وقت قريب، تم تجهيز غالبية تركيبات BIPV بمحولات سلسلة أو محولات صغيرة . كل من هذه الأنظمة لها مزاياها وعيوبها. ومع ذلك، فيما يتعلق بالجهد الهندسي والتوافر، فقد ثبت أن استخدام MLCs هو الخيار الأكثر ملاءمة لتقليل الجهد الهندسي وتكلفة النظام الإجمالية لوحدات BIPV.

تمت مقارنة MLCs بكل من مُحسِّنات الطاقة المتسلسلة والمتوازية فيما يتعلق بقدرتها على تلبية المعايير المذكورة أعلاه . لقد وجد أن الحل الأنسب هو التشغيل المتوازي لمحسنات الطاقة المتصلة بشبكة LVDC. يضمن هذا النهج موثوقية عالية ضد اضطرابات شبكة التيار المتردد، مع الحفاظ على الجهد الهندسي عند الحد الأدنى.