الاهتمام المتزايد بتحقيق كفاءة الطاقة في المباني وقد أدت الحاجة إلى تقليل الاعتماد على المصادر الخارجية غير النظيفة إلى تطوير تقنيات تهدف إلى دمج توليد الكهرباء بالطاقة الشمسية مع غلاف المبنى. يمكّن هذا النهج المهندسين المعماريين من تصميم مباني أكثر كفاءة في استخدام الطاقة وصديقة للبيئة وممتعة من الناحية الجمالية.

أحد التطبيقات الأكثر إثارة للاهتمام لهذه التكنولوجيا هو استخدام وحدة BIPV الشفافة (BIPV: بناء الخلايا الكهروضوئية المتكاملة). تحل هذه الوحدات محل المواد التقليدية في واجهة المبنى وتدمج توليد الطاقة الشمسية فيها. يمكن استخدام هذه الوحدات كنوافذ وأبواب وواجهات وتتميز بشفافيتها. يتم تحقيق الشفافية إما عن طريق المباعدة بين الخلايا الشمسية المعتمة أو باستخدام تقنيات الأغشية الرقيقة مثل السيليكون غير المتبلور، وتيلوريد الكادميوم، وسيلينيد الإنديوم جاليوم النحاس، والتي تسمح بدرجات متفاوتة من الشفافية.

تتكون هذه الوحدات من زجاج شفاف وطبقة الخلايا الشمسية. وفي بعض الحالات، يكون الزجاج الناتج ملونًا وبالتالي يمكن استخدامه كعنصر زخرفي في واجهة المبنى. ويمكن أيضًا استخدامها كمناور، وستائر، وفتحات تهوية، من بين أشياء أخرى. وهي مصممة للجمع بين توليد الكهرباء ووظائف أخرى مثل العزل وتعتيم ضوء النهار والتهوية وتسخين المياه.

تم نشر العديد من الدراسات حول أداء الطاقة وحدة BIPV في مجموعة متنوعة من الظروف المناخية مما يوضح أنها يمكن أن تكون وسيلة فعالة وجذابة لتوليد الطاقة مع تقليل استخدام المواد التقليدية في تشييد المباني في نفس الوقت. ومع ذلك، فإن تقييم أدائها معقد لأنها تمثل مجموعة من التحديات المتعلقة بسلوكياتها البصرية والكهربائية.

في الواقع، خصائص العزل لوحدة BIPV ليست قابلة للمقارنة بشكل مباشر مع تلك الخاصة بالزجاج التقليدي بسبب وجود طبقة الخلايا الشمسية. لهذا السبب، يعد تقييم الأداء الحراري لوحدة BIPV مهمة معقدة وقد تؤدي الطرق المطبقة عادةً على الزجاج التقليدي إلى نتائج خاطئة. ولهذا السبب، من الضروري تطوير منهجيات لتقييم أداء الطاقة لوحدة BIPV شبه الشفافة من حيث توليد الطاقة والحفاظ على الطاقة وجودة الإضاءة.

ويهدف أيضًا إلى تسليط الضوء على الاختلافات الرئيسية بين الأنواع المختلفة لأنظمة BIPV. وسيمكن هذا النهج من تحديد الحل الأفضل لكل مشروع، وتقليل التكاليف وتعظيم الطاقة المولدة من مصادر الطاقة الشمسية. علاوة على ذلك، فإنه سيسهل المقارنة بين حلول الطاقة المختلفة في مواقع ومناخات مختلفة. سيساعد ذلك المهندسين المعماريين على اختيار الحلول الأكثر ملاءمة وفعالية من حيث التكلفة لمشاريعهم. وبهذه الطريقة، سيكونون قادرين على تقديم خدمة أفضل لعملائهم والمساهمة في الاستدامة البيئية للبيئة المبنية.