Int ern at i onal  Journ al of  P ower E le ctr on i cs a n d  Drive  S ystem s   ( IJ PEDS )   Vo l.   12 ,  No.   1 ,  M a r 202 1 , p p.  47 4 ~ 4 88   IS S N:  20 88 - 8694 ,  DOI: 10 .11 591/ ij peds . v12.i 1 . pp 4 7 4 - 4 88          474       Journ al h om e page :  http: // ij pe ds .i aescore.c om   A revie w of  building in teg rated p hot ovoltai c:  case  study  of  tropical  clim atic  regi on s       Mu’az u  Moham med  Ab d ull ah i 1 , Abd ull ahi  A b ub akar  Mas’u d 2, , Ibr ah im   Ab u bak ar Ma s’ud 3 ,    Jo r ge Alfre do Ardil a - Rey 4 , F ir da us  Muh am mad - Su kki 5 ,  R id oan  K ari m 6 ,    Ah m ad   Sh ak i r M oh d  S au di 7 , N ur ul Aini   Bani 8   and  As an Ver nyuy  Wi rba 9   1 Depa rtment of  Civi l Engi n ee rin g,   Facu lt y   of En gine er ing, Univers it y  of  Ha fr - Alb at in ,   Haf ar  Al   B at in ,   Saudi   Arabi a    2 Depa rtment of  El e ct ri ca l   and   E l ec tron ic s E ng ineeri ng,   Jubai l  Ind ustria l   Coll ege,  J ubai l ,   Sau di   Ara bia     3 Depa rtment of  Mec hanica l   Eng i nee ring ,   Shib aur a  Insti tut e   of Te c hnology ,   Tokyo, Japa n   4 Depa rtment of  El e ct ri ca l   Eng in ee ring ,   Univ ersi dad  T éc ni ca Fed eri co   Santa María,   V al par ai so ,   C hil e     5 School  of Engi nee ring   &   the B uil t Envi ron me nt ,  Ed inburgh  Nap ie r   Univ ersit y ,   E dinburgh ,   Uni ted Kingdom   6 Depa rtment of  Business L aw  &   Ta x at ion ,   Mona sh Unive rsity  M al aysi a,  Subang  Jaya ,   M al aysi a.   7 Cent er   for Wate r  Engi n ee ring   T e chnol ogy,   Mal ay sia  Franc e  Inst itute, Unive rsi ti   K ual a   Lum pur   Ba ndar   Baru   Bang i   Sela ngo r ,   Mal ay sia   8 UTM Ra za k   Fa cul ty   of Tec hno l ogy  and  In formatic s,   Univer sit i T eknol ogi   Mala ys ia ,   Mal aysia   9 Depa rtment of  Mana gement Inf orma ti on   T ec hn ology,   Juba il Ind ustri al Col l ege,  J ubai l ,   Saudi   Ara bia       Art ic le  In f o     ABSTR A CT   Art ic le  history:   Re cei ved   M a r   2 7 , 20 20   Re vised  N ov   2 5 , 2 0 20   Accepte d  Dec   1 3 , 20 20       The   bui ldi ng   in te gra te d  pho tov olt aic  (BIPV )  s ystem   hav e  r ecent ly  dr awn  int er est  and   ha ve  d em onstr at e d  high   po te nt ial  to   assist  bu ilding  owners   supply  both  th er ma l  and  e lectr i c al   lo ads.   In  thi s  pape r,  the  BIPV   te chno logy  has  be en   rev iew ed,  in   t erm s   of  i ts  p erf orm a nce ,   eff i ci en cy   and  pow er  gene ra ti on   ca p a ci ty .   Spe ci fi call y,   th e  applicatio ns  of  th e  BIPV   in   tropica l  cl imat e   reg ions   hav e   be en   di scuss ed,   toge th er  wi th   it s   pr ospec ts  and   cha l le nges.   For   th ese   sch emes  to   be   i mplem ent ed   in   a  trop ic a l  cl i ma t ic  reg ion,  th e  fo ll o wing  issues  mus t  be   consid ere d :   1)  C ert a in  stud i es  must   be  done  relat ing  to  el e ct ri ca l   loa d   d em an d ,   pre d ic t e d  PV   output ,   lo c at ion  of   the  buil dings  and  its   int egr a ti on  an d  constra in ts  associate d  with  r oo f  design;   2)   For  the   h ighe st   e ner gy  produc ti o n  from  sol ar  PV ,   the  solar   colle ctors   nee d  to   be  with  th e  righ t  tilt  dep endi ng  on  the   lo cation;  3)  Design  cr it e ria   such  a s   safe ty,  eff icien c y,   dur abi l it y ,   f lexibil i ty  and   con struct iv e  issues  nee d   to   be   conside red ;  4 )  T he  gov ern m ent  of  such   coun tri e s  must   train   elec tri cians  and   ca rpe n te rs  on   P V  insta l la t ions;  5)  The  BIPV   r oofing  must   per form  sam e   func ti on  as  no r ma l  roof ing  m at er ia ls,   such  a s  noise  protect ion,   wat er   ti ghtne ss ,   insulation  and  cl i ma t e   prote c ti on,   and   6)  As   pra ct iced   aro und  the  world,   th ese   cou ntri es  must  est ab li sh de sign   stand ard s for the  BIP V.   Ke yw or d s :   Buil ding inte grat ion   Photo vo lt ai c   So la r  en e rgy   Tropical  cli mate   This   is an  open   acc ess arti cl e   un der  the  CC  BY - SA   l ic ense .     Corres pond in g  Aut h or :   Abd ullahi A bu bak a r Mas ’ud   Dep a rtme nt of  Ele ct rical  an d  Ele ct ro nics  E nginee rin g   Ju ba il  I nd us tri al  Colle ge   PO  B ox 10 099, Jubai l  31961,  Saudi A ra bia   Emai l:  masud _a @ji c.ed u. sa       1.   INTROD U CTION   In  the   co ntem porary   w or l d,  the  global  c ommu nity   ap pr ehende d  t hat  t he  non - s us ta in able  e nerg y   so urces   (e. g.   f os sil   f uel)   wil l  be  a vaila ble   only   f or  a  li mit ed  per io d.  Con se quently ,   the  urge nc y  t o  a vail  su f fici ent  re ne wab le   e nerg y  s ources  has  al re ady   bec om e  a n  issue  of  disc ussi on.  O ne  s uc h  sou rce,  c ommo nly   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
In t J  P ow Elec   & Dri S ys t   IS S N: 20 88 - 8 694       A revie w of  buil din g i nteg ra te d photov oltaic:  Case s t udy  of  trop ic al  …   ( M u’az u  M oham med A bdulla hi )   475   reg a rd e d  as  a  com plete   cl ean   energ y  is  the  so la r  e nerg y  [1 ] – [ 3] .  Re cent ly,  due  to  t he  dev el opment  of  ne w  regulat ory  fr a mew orks  c oupl ed  with   risin g  den si ficat ion   of   ci ti es,  t he re  is  a  nee d  to  ac kn owle dge  the   sign ific a nce  of  ap pl ying  s olar  te ch nolo gy  for  buil dings   [4 ] – [ 6] .  I n  mo st  E uro pea n  c ountries,   buil ding s   account   f or  40%   of   the   tot al   ene rgy   us e   [ 7] ,   but  sti ll   the  si tuati on   ha s  no t   im proved  des pite  im pro ved  te chnolo gies  a nd   buil ding  c od e s  that  ma ke   su ch  buil dings  m or e  c omf or ta ble.  D ue  t o  the  global  world  popula ti on   gro wth,  ene rgy  de man d  in   buil dings  has  raised   up   t o  rise  up  to  50%  by   2020,  with  t he   global   bu il di ng r e g io n anti ci pated  to dou ble by  2050  [8] .   It  is  vital   to  unde rstan d  t hat  so la r  e nerg y  can  pla y  a  vital   ro le   in  mod ern   buil dings  su c h  as  s olar   heati ng  a nd  co oling  a nd  phot ovoltai c  ( PV)   powe red  [9 ] ,  [ 10] .   Alrea dy,  a rch it ect ural   fir ms  a re   opti ng   for  t his   tren d,   joini ng  hands  with  en ergy  ex pe rts  to  desi gn   a nd  const ru ct   total ly  so la r  bu il din gs   [ 7] .  T he  main   char act e risti cs  of   s olar  P V   te chnolo gy   a nd   buil ding  integ rati on   te c hnolog y  in vo l ve  a  wi de  ra ng e  of   discipli nes. Syst emiz at ion   a nd d el ibe rate  e ffor ts   f rom   so la r   ma nufactu re r s ,  c onstructi on co m pan ie s , d es ign in g  insti tuti on s,   pr op e rty   de velo pe rs  a nd  co mpo nen t  c onstr uction  de pa rtment   are  necessa ry  in  order  to  ac hiev e   the  util iz at ion   of   s olar  e ne rgy  an d  bu il ding   integrati on   te chnolo gy.  T he   ro le   of   regula ti on s  dep a rtme nt  an d  nati on al   poli ci es  can no t  be  omi tt ed  ei ther.   Fo r   yea rs,   ma ny   pro blems  ha ve  arise n  in  dev el op i ng  re ne wab le   energ y,   incl ud i ng   t he  iss ues  of  ene rgy  sec uri ty  an d  the  t hr e at   of   cl imat e  c hange  wh ic h  e ven t ually  al so  serv e   as  the   pr ime   fa ct or s   f or  de velopment   of  s uc h  e ne rgy   s ourc es.  The   s un  is   the  gr eat est   s ubsta ntial   s us ta i nab le   powe r  s ource  [ 11] .  The   co nce ntrati on  of   gre enho us e  gas  due  to   the  a buse   of  f os sil   f uel  us a ge  ha s  re sul te d  in  global  te mp e ra tures  a nd  e nv i ronme ntal  de gradati on.   The   decli ning  oil  and  gas   sup plies,  co uple d  with  the   increasin g  co nc ern s   f or  t he  gl ob al   e ff ect   of   CO 2 ,   gav e   ris e  to   gree n  buil dings  (i.e.   bu il dings  desi gn e d  an d  const ru ct e d  s o as t o red uce t he ir envir onme nt al  impact)  [12 ] .   A  treme ndous   effor t  has  t o  be  ma de  t o  r edu ce   ene r gy  dema nd  of  ci vil  struct ur es  by  ap ply i ng   eff ect ive   meas ur es   that   ma ximize   ene r gy  usa ge  pro duced   by   PV  [13] .  Fr om  ti me   to   ti me,  the   te ch nical   dev el opments  of   op ti cal ,  el ec tro nic,  ther mal,  an d  arc hitec tural  an d  fluid   mecha nics  al so  serv e d  the  pur po s e  to   make   the   so la r   ene rgy   an d  int egr at io n  te ch nolo gy  m ore  luc rati ve.  O ver  th e  yea rs,  s olar   pa nels  ha ve  pro du ce d  gr ee n  e nerg y  on   t he  r ooft ops  of  buil dings   i.e.  by  inte grat ing   the  PV   el ements  int o  the  buil ding  st ru ct ur e,   there by   t ransf ormin g  it   into   a  ge ner at in g  set   [14 ] .  B y  2020,  t he  in du st ry  of  bu il ding  inte gr at e d  P V  is   pr e dicte d  to   re ach  11. 1GW   [ 15] .   I n  pa rtic ul ar,   Eu r op e   will   ha ve   the   high est   util iz at ion  of  this   te ch nology.   In  ano t he r   per s pe ct ive,  Ja mes   et .al  [ 16]   rec om men d  seve ral  way s   t o  help   i ncr ease   t he  rel evan ce   a nd  gr ow t h  of  so la r  PV   i n  buil din gs.  T hese  include   the  reducti on  in  t he  P V  pr ic es  a nd  the  inc rease d  in te rest  in  po li ci es  o n  so la r  e nerg y.   Ther e   is  al so   l it tl e  commer ci al iz at ion   with  fu ll   f unct ion al i ty  of  buil di ng   mate rial s.  Ge ne rall y,  the  fun dame nt al   reason  f or   t he   li mit ed  BIPV  dep l oyment  is   that  the  ave ra ge  ma rk et   pr ic e  of   in sta ll ed  sy ste ms  is pr e sently  h i gher  tha n  f or r ac k - mou nted PV .   Nonetheless ,  it   can not  be  deni ed  that   an   a dvance d  c on st ru c ti on   process   of  integ rati on  te c hnolog y  i s   require d  to  de velo p  the  s olar  ene rgy.   T he  com plex  c onstructio n  of  the  water way   a nd  ci rcu it s  are  a nothe r   method,   oth e r  t han  the   c onve nt ion al   on e ,  i n  orde r  t o  in sta ll   and  debu g  ta s ks  of  s olar   eq ui pme nt.   Ne v ert he le ss,   so la r   ene r gy  r emai ns  the   sin gle  e xtensi ve  al te rn at ive  e ne rgy   res ource   a s  it   offer s   m or e  eco nomic   be nef it s ,   safety   an d  sec ur e   process   of   ene r gy  produ ct ion   a nd   en vi ronme nt  fr ie ndli ness.   The refo re,   the   acce pta nce  of   so la r  e nergy  is  more ap par e nt  th an  a ny   oth e r a lt ern at ive en e rgy  res ources  [ 9] . Over  th e y e ars  resea rchers  h ave   inv est igate d  th e  ap plica ti on   of   B IPV  in  tr op ic al   area s [17 ] – [ 19] .  Re ce nt  stu dy   [ 20]   sh ows  t hat  f or  tro pical   cl imat e,  the  BIPV  can   inc rease  the   qua ntit y  of  heat  trans fer   t hro ugh  the  buil di ng  str uctu re,  there by  influ e ncin g  t he   inn e r  te m per a ture  a nd  disc omf or ti ng  the   r esi den ts.   A nother  stu dy  [ 21]   inv est igate d  th e  hea t   com fort  a nd  a dap ti ve   act io ns  f or  occupa nts  in  natu rall y  ve ntil at ed  area s  a nd  propose d  c ertai n  a dju st m ents  t o  the  acce pta nce   of   the  heat  bur de n  on  the  oc cup a nts;  one  is  the  impro ve ment  of  the  ve locit y  of  the  ai r  an d  adoptin g  cr os s - ve ntil at ion ,  a nd  the  ot her   is  r edu ci ng   t he  ins ulati on s  relat ed  to  the  bu il di ng.  Aa ditya  a nd  M a ni   [22]   pro pose d   t he devel opmen t of  a  cli mati c r esp on si ve  BI P V  sc heme. F or   tro pical  cli mate s,  the  desi gn  of  t he  bu il di ng  s houl d  be  done   in   s uc h  wa y  to   re du ce  heat  gai n  w hile  en ha ncin g  heat  los s  within  buil dings.   Th e  best   op ti on  is   to  de sign  a  BI PV   w it h  co ntr olled  ven ti la t ion,  higher   heat  mass  and  s had i ng.  I n  a no t her  stu dy,  G ut   and   Ac kerk nec ht  [23 ]   disc us s ed  the  op ti m um b uildin g  sce nar i os  in  tr op ic al  an d  s ub t ropi cal  r egio ns . T he  w in d  or ie ntati on   pla ys   a   bi g  ro le   i n  the   bu il di ng’s  the rmal  i nsula ti on .   It  was   sug gested  t ha t  pro per  coati ng s   in   roof i ngs  a nd  r eflect ion s   in   c ei li ng s  c ould   r edu ce   ov e r heati ng .   Gh azal i   a nd  Ab dul  Ra hma n  [ 24]   in ve sti gated  the  a ppli cat ion  of   so la r  t rack i ng  in   tr opic al   cl imat es.  F or  BIPV,  t he   so la r  trac ki ng  no t   on l y  e nha nces  the  P V   ou t pu t  powe r  bu t  it   al s o  he lps  to   re duce  di rect  sun  r adia ti on   on  buil di ng  en velo pes .  Re cent ly,  La w al   [25]   inv est igate d  th e  energ y  c onse rv at io n  in   buil dings  locat e d  at   the  southe r n  par t  of  Ni ger i a  an d  co ncl uded  that   for  tr opic al   cl imat es,  s pecial   consi der at io n  s hould  be  made   in  su c h  a  way  that  buil ding  are  c onstruc te d  wit h  mate rial s  poss essing  high  he at ing   st or a ge   capaci ty   a n d  av oid i ng  s us ta ined   la ggin g.  The   la g  can   creat e   unwa nted  re - ra diati on   of  heat   that  may   caus e  disco mf or t  t o  the  resi den ts .  Desp it e  al l  the   de velo pm e nts,   li tt l e   work   has bee n made  on  t he  i mp le me ntati on o f  B IP V  for  tr op ic al  area s du e to sev e ral fac tors  s uc h  as h i gh  c os t   of instal la ti on   and lac k o f  a w aren es s in  the  bu il di ng in dustry .   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                          IS S N :   2088 - 8 694   In t J   P ow  Ele c  &  D ri   S ys t,   V ol .  12 , N o.   1 ,  Ma rch  20 21   :   47 4   –   4 88   476   On e   e xam ple  of  a  t ropical   c li mati c  reg io n  is  Nige ria.   It  i s  a  c ount ry  th at   has   ab unda nt  unutil iz ed   so la r  ra diati on.   The  ave rage  daily  so la r  ra di at ion   in  the  nort hern  re gion  is  7  k Wh /m 2   wh il e  in  the  s ou t hern   par t  of  the  c ountr y  is  about  4  kWh/m 2   [ 26 ] ,  [ 27] .  Th ough,   Niger ia   has  imp rove d  local   man uf act ur i ng   of   P V   [28] ,  a   lot  nee d  t o  be  done   t o  s uppo rt  this  mar ket.  S olar   energ y  is  freq uen tl y  util iz ed  in  Nige ria  for   street   li gh ti ng   a nd  domesti c  ene rgy   con s umpti on,  howe ver   no  vi sible  so la r  te c hnol ogy  inte gr at ion   within  bu il dings   can  be   rema r ke d  f or   both  s ol ar  heati ng  a nd  so la r  powe r.   T her e fore,  t his  pa per   at te m pts  to  re view  a nd  di scuss   BIPV   i ntegrat ion s  a dvanc em ents  in  ma ny   c ountries,  us i ng  Niger ia   as  a  c ase  study,  i n  orde r  to  s uggest   and   recomme nd  th e  f ur the r  de velopment  of  s uc h  te ch nolo gy  i n  tr opic al   cl imat es.  I n  s uc h  proces s  of   re viewin g,  this  pap e r   al so  eval uates  t he   chall enges  a ss ociat ed   to   BIP V  te c hnol ogy,  an d  a nalyses   fu t ur e   im prov e ment   op ti ons  to  acc ommo date it  in  the  national  en e rgy mi x.     2.   BUILDI NG I NTEGR ATE D  P V   Ther e   are  tw o  main  ty pes  of   so la r  P V  i ntegrat ion   in  buil din gs.  T hese  a re  the  buil ding  in te gr at ed  P V   sy ste m   (B IP V )   an d  the   buil di ng  at ta che d  P Vs  (BA PV)   [ 29] .  Howe ver,  t her e   is  mispe rc eption  c on c er ni ng  the  act ual  def i niti on   of  BIP V  within  the  buil ding  in du st ry   a nd  su c h  co nfusi on  exten ds   to  th e   PV   in dustr y.   BIPV  are  delineat ed   as  P V  mod ules  feasi ble  to   ass imi la te   within  the  bu il di ng  e nvel ope  by  rein sta ti ng   t he  nor mall y  us e d  mate rial s  of  the  buil ding ,   [ 30]   w hile  B PAV  a re  P Vs   at ta ched   t o  the   buil ding  with  no  di rect  in flu ence  on  any   st ru ct ur al   functi on  [ 31] .  As  sta te d  in  th e  li te ratur e  [32 ] ,  the re  are  cer ta inly  man y  pa rameters  t hat  ne ed  to   be  ca refull y  in sp ect ed   in   s olar  P V   buil di ng  i nteg rati on  s uc h  as:   ( 1)  bui lda bili ty;  ( 2)  de sign ;   ( 3)  dura bili ty;  ( 4)  env i ronme ntal  factors;  (5) ma intenanc e;  (6)  performa nce sa fety, an d (7) st and a r d  re gula ti on s .   The  cl assi ficat ion   of  BI PV  is  done   ba sed   on  t he  ty pe  so la r  cel l,   thei r  a pp li cat ion  and  ma rk et   avail abili ty  [ 29] .  BI PV  pr oduct s  a re  cat e gorize d  int o  four ;  i.e .  s olar   c el l  glazi ng,  ti le s,  f oils,   an d  modu le s   [33] . A c omplet e schemati c  diagr a m is il lustr at ed  in  Fig ur e   1.           Figure  1. BIP V  classi ficat ion .   Ad a pted  from  [33] .       BIPV  re fer s   to  P V  c omp on e nts  substi tuti ng  the   no r mal  buil ding   co mpo nen ts   thr ough   it s  inco rpor at io n  t o  the  usual   bu il din g  e nvel op e  [34 ] ,  th us   de creasin g  heat  s pr ea d  ov e r  th e   buil ding  [ 35] .   It  is  qu it e  est ablish ed  that  the  pro du ct ivit y  of  P V  m odules  dec li nes  with  the  r ise   in  te mp erat ur e ,  an d  ma ny  stud ie s   hav e  bee n  co nducte d  to  s olve   this  pro blem .  O ne  so l ution,  as  sugg e ste d  in  li te ratur e  [ 29] ,  is  that  th e  PV  modu le s   ef fici ency  mig ht  be  impro ved  thr ough  heat  a bsor ption  at   the  re ar  of  t he  P V  modu le ,   usi ng  fluid  or   ai r  to  gen e rate   a  co nv e ntio n  mecha nism,   th ereby  op e ning   ne w   in pu ts  f or  hot  or   c old  a rea  ar ound  t he   PV .  Anothe r  met hod  to  e nhance  t he  pe rfo rma nc e  of   t he  P V  m odules  is  th rou gh   sh a dowi ng   eff ect   or  c hang ing   the   directi on  or   slo pe of  the  PV.    Chow  et   al .  [ 36]   m od el e d  a   260  m 2   B IPV   sy ste m   that  wa s  anal yzed  us i ng  m ulti - platf orm  buil ding  performa nce   s of t war e   (E SP - r) .   T he  simula ti on   was   do ne   by   creati ng  a n  ai r   gap  of  250  m m  betwe en  t he   bu il di ng  a nd  the  P V.  T he  ai r - ga p  permi ts  the  ai r   to  be   he at ed  s o  that  it   can  be  util iz ed  f or   water   pr e - heati ng .   Thr ee   sce nar i os  we re   implem ented;  i. e.  B IPV  with   co olin g  of  cel ls,  BI PV  with   ai r   heati ng,   an d  BIP V without   any  inte gr at io n.  T he  yea r - l ong  e nerg y  outp ut s  from   th os e   t hr ee   sit uatio ns  wer e   re porte d  bein g  83, 680,  83,58 4  and 83, 205  M J , corr e spo nd i ngly .   Jiménez   et   al .  [ 37]   dev el oped  a  B IPV  c ompone nt  for   he at   tra nsf er   via   sto chasti c  di ff e ren ti al   equ at io n.   A  se qu e nce   of  e xpe riments   ma de  up o f   12 1  poly cry sta ll ine PV modu le s   c ov e r ing  1.4 4  m 2   a re as  wa s   impleme nted  i n  the   m od el .   The  a uthor s  f ound  that  t his   te chn i qu e   is  ben e fici al   in  modeli ng  no nlinear   stochastic   heat  occurre nce i n B IP V .   Pantic  et   al.   [ 38]   exa mine d  3  co nf i gurati ons  of  the  BI P V/ther mal  (BI PV T )  sy ste m.  Config ur at io n  on e  was  the  ba se  case  of   ungl azed  BIP V  wit h  ai r  co ns ist en tl y   run  un dern eat h  it .  Config ur at io n  tw o  in vo l ves   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
In t J  P ow Elec   & Dri S ys t   IS S N: 20 88 - 8 694       A revie w of  buil din g i nteg ra te d photov oltaic:  Case s t udy  of  trop ic al  …   ( M u’az u  M oham med A bdulla hi )   477   1.5  m  ver ti cal   glaze d  s olar   c ollec te d  a nd  i ncor porated   in to  the   s ys te m.   A nd,  t he  t hir d  c onfig urat io n  is   the   add it io n  of  a  c omplet e  glazi ng  on  to p  of  t he   PV.  It  was  obser ve d,  f rom  these  c onfig urat ion s,   that  he a ti ng,   ven ti la ti on,  ai r   co nd it io ning  ( HVAC) ,  a nd  water  pr e - heati ng   ca n  be  ac hi eved   us i ng  th e  first  c onfig urat ion.  Heat ene rgy  ef fici ency  ca n  be  achieve d  thr ough the sec ond and  t hird  c onf igurat ion. I n  th e third  c onfig urat ion,   el ect ric p owe r c reati on w as  c on s i der a bly re du ce d d ue  to  th e over heati ng  of PVs.   Corbin  a nd  Z ha i  [39]   e xami ne d  a  novel  BI P VT  c on sist in g  of   a bsor be rs,   he at   stora ge  an d  pum p.   T he  auth or s   de velo ped  tw o  co mputat ion al   fl uid  dyna mics  (C FD )   m od el s .  The  first  m odel   is  a  sta nd a r d  m odel   adjace nt  t o  the   top  surfac e,  w hile  the  sec on d  c omprises  li qu i d - c oole d - t ube  a bs or ber   f or  rec over y  e ff e ct s.  At  the  en d  of   t he  researc h,   it   wa s  show n  t hat  the  la te r  BI PVT  has  up  to  5.3%  bette r  el ec tric al   eff ic ie nc y.   T he   whole  pro du ct i vity  of the s ys t em w a s fo und  t o be  within  19 - 34.9% re sp ect i vely.   Peng  e t  al.   [ 40]   stu died  t he   arch it ect ural   desig n  featu re s  of  BIP V  s yst ems  as  f ollo ws:  (i)   de sig n  proce dure, (ii )  li fe - sp a n of  the  sy ste m a nd   (iii )  su it abili ty of  t he  BIP V.  T he y  al so   desig ne d  a n e w  a rr a ngemen t   to  s olv e   matt e rs  relat ed  t o  t he   pro pe r  ca re  of  the   P V  c omp on e nts.   T he   aut hors   co ncl ud e d  that  te c hnol ogy,   aest hetic s,  fun ct ion  an d  co st  are  ke y  featu re s.  Urba netz  et   al .  [ 41] ,  e xami ned  t he  a nnual   el ect rici ty  ge ne rat ion  of  tw o  s ys te ms .  O ne   is  the   10  kW p  BI PV  s yst em  an d  the  ot her   is   a  c urve d  12  kWp   PV  sy ste m.   T he  fir st  is  a   thin  film  a - Si  te chnolo gy  ma de  up  of  24  el ast ic   modu le s,   w hile  the  sec ond  c onsist ed  of   88  flexible  pan el s   made  of   t hin - f il m  a - Si  la yer s .  Sp eci fic  f in din gs   i nd ic at e d  that  the  10  kWp  BIP V  s ys te m  holds  m ore  year l y  energ y  re ve nu e  than the  seco nd  on e .   Zo gou  a nd  Stapou ntzis  [ 42]   c onduct ed   the   e xp e rime ntal  in vestigat io n  of  t he  tra ns i e nt  he at   analysis  for  t he  B IPV  s ys te m,   us in g  t he   P V  mod ule  a nd  the   Ple xig la s  m odule.   T he  auth or s   ca rr ie d  out  t he  e xperi men t   in  3  main   sta ge s.  N o  natu ral  convecti on   (i.e .  fan)  i n  the   fir st  sta ge,  wh il e   fan s   wer e   op e r at ed  at   11 0  m 3 /h,   an d  190  m 3 /h   fl ow  for  t he  seco nd  and  thi rd  a ppr oa ches   res pecti ve ly.  Fin dings   s how   that  t he   te mp e ratur e   var i at ion  of   ai r  f or   var i ous  a ppro ac hes  was  betwee n  4.5°C  a nd  8.9 ° C  with  the  power   range d  bet ween   74. 7  W – 85.5   W.   Ob se r vation  on  t he  le ast   pa ne l  te mp e ratu re  in  m ode   3  s uggested   that   tota l  co olin g  a nd  tr ansf e r   of  heat   r ise s  a s   more ai r flo ws.    Yoo n  et   al .  [ 43]   de velo pe d  t he  pioneer   BI PV   a ppli cat ion,  wit h  thi n - film  a - Si  cel ls  m ounted   on  the   windows.  The  auth or s  obser ve d  the  s ys te m  f or   a bout  2  yea r s  an d  note d  t he   monthly  powe r  ge ner at i on   s um  to   be  48. 4kW h/kWp .  A dd it io na ll y,   the   a nnual   ge ne rati on  a moun t   is  580. 5kW h/kWp .  T he  si mu la ti on  e ff ect s  confirm  t hat  pa rtic ular  el ect r ic al   ener gy  ge ner at io n  for  th e  sy ste m  ca n  r each  up  t o  47 %  if  the  azi m uth   a nd   sh a ding effect s  are  a dju ste d.   Ther e   are  t wo  BIPV /B APV  sy ste ms  e xami ned   by  Sa nto s   an d  Rüt her   [ 10]   on   t he  possibil it y  of   impleme ntati on   of  both   syst ems  for   a  c urr ent  domesti c  buil ding.   O ne   is   the   2.2 5  kW p  c - Si  s ys te m   a nd  the   oth e r  is   the   10   kW p  a - Si  s y st em.  T he   fi nd i ngs  re vealed   tha t  87%  of  the   P V  set s   ca n  c re at e  95%  of  t he   pea k  hypotheti cal   pote ntial .  I n  a ddit ion ,   only   3%   of  the   sy ste ms  we re  a ble  t o  cre at e  85%  of   t he  peak  th eor et ic al   ou t pu t  value .  Their  res ults  sh ow  t hat  the  P V  kits  a re  a ble  to  pr oduce   se par at e  year l y  e nerg y  de man d  for  th e   whole  bu il di ngs.   Ba n - Weiss  et   al .  [44 ] ,  e xa mined  the   c oo li ng  s ys te m   an d  e le ct rici ty  pro duct ion  sa ving  eff ect s   of  P V   modu le s ,  ma de   up   of   t hin - film  a - Si  tripl e  jun ct io n  s olar  cel ls.  A fter   instal la ti on   of  BIP V,   the  so la r   abs orptance  of   roo f  re duces  f rom  0.7 5  t o  0.38.   T he  ou tc ome s  s how  t hat  the  daily   ene r gy  ou t pu t  ra ng e   of  the  sy ste m  a ppears   to  be  0.4 kWh/ m 2   in  the  s um mer  a nd  0.1 5k Wh /m 2   i n  the  winter .  T hey   f ur t her   c oncl ud ed  that  the  BIP V  s ys t em  m ounted  i n  a n  office  buil din g  in  P hoen ix,  Ar iz ona,   U SA   would  cau se  9.6 kWh/m 2   year l y  coo li ng a nd  2.9 MJ/m 2   heati ng  powe r  sa ving s.   Han  et   al .  [45]   co mp a red  the   performa nce  of  2  diff e re n t  ty pes  of  P Vs,  i.e .  co nve ntion al   cl ear  faça de   and  ven ti la te d  double - side d.  The  c onve ntio nal  cl ear   faça de   is  a  PV  la ye r   ma de  up  of  a - Si  PV  cel l,  w hi le   the  seco nd   on e  is  a  trans par e nt  gl ass  and   sc reen  on   the  faça de.  The  aut hors  s how  that  the  in te rior   ai r  te m pe ratur e   for  t he  ve ntil at ed  double - si de d  PV  sc heme   wa s  l ow e r  t ha n  t he   co nvent ion al   cl ear  faç ade.   M oreo ve r ,  thei r  resu lt s show  th at   the  m odule   te mp e rature on the  ef fici enc y  of  P V  was  sma ll   for  al l  the se modu le s . A pa r t  from   powe r  ge ne rati on,  the   ve ntil at ed  double - side d  P V  ca n  c ontr ibu te   to   po wer  savin gs   via  de creasin g  the   lo ad  on  the air - c onditi onin g.   Dr if   et   al .  [ 46]   sho ws  a   te ch ni qu e   f or  power  eval uation  lo s ses  as   a  res ult  of  the   pa rtia l  c ov e rin g  of  BIPV   s ys te ms .   In   this  sce na rio,   9  s ub - ar ra ys   of  P V  m odules  we re  sp li t  to  2.5  kW p  each.  F or   a  1  su b - gen e rato r,  mea su re ments   were  10. 6  2  kWh/ day,  a gain st  th eor et ic al   mea s ur e ments   of   12 .41  kWh .  The   auth or s   con cl ud e d  that   the  daily  pow er  los ses  ca us e d  by  co ve rin g  wer e   1.7 9  kW h.   That  is   eq ui valent  t o  14.4%  of  the   ov e rall  BIP V  s ys te m  powe r g ener at io n.   The  22  P V   ar r ays  pe rforman ce  un der  dif fere nt  ti lt   an d  or i entat ion s   we re  inv est igate d  by  Witt kopf  e t   al .  [ 47] .  These   sy ste ms   co m pri se  an   on - gri d  BIP V  s ys te m  of   142.5   kW p.  The   m on t hly   aver a ge  perf ormanc e   rati o  was  r eco rd e d  t o  be  0.8 1  a nd  the  mon thly  mea n  po wer   ge ner at io n  w as  12. 1  MWh .  T he  a uthors  al so  stud ie d  the  i nfl uen ce  of  dif f eren t  c rite rio n  on  the  BI PV  performa nce  su c h  as  ir rad i ance  c hanges,   par ti al   cov e rin g, P V  t empe rature c ha ng e s.   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                          IS S N :   2088 - 8 694   In t J   P ow  Ele c  &  D ri   S ys t,   V ol .  12 , N o.   1 ,  Ma rch  20 21   :   47 4   –   4 88   478   Def ai x  at  al .  [ 48]   e valuated  the  BIP V’ s  te chn ic al   pote ntial   within  the  EU - 27  us i ng  the  avail a bl e  sta ti sti cal   fing erprints.  T he  BI PV   is  ass um e d  to  be  a  mi xtur e  of   c ry sta ll ine   waf e r.   T he  pe rformance  rati o  f or  the  thi n  film  of  P V  pa nels  w as  0.8 ,  wh il e  t he  mean   of  e ffi ci ency   was   17 .9 % .  T he  obta ined   f or  the   BI PV ’ s   po te ntial   withi n  the   E U  was   951  G W p  an d  the  a nnual   pot entia l  po wer  producti on   was   840  T W h.   T his  powe r   can m eet  appr oximat el y 2 2% of t he  e xpect ed  elec tric it y  nee ded by t he  E urop ea n  c onti ne nt .   The   co st - ef fec ti ven ess   of  BI PV  wa s  i nv e sti gated   by   Wei   et   al .  [ 49]   a nd  it   was   c ompa red  with   domesti c  so la r  water  heater  ( DSWH ).   The  l ifespa n  of   t he  BIPV  sy ste m  i s  ap pro ximate ly  25   yea rs  with  power  gen e rati on  cap aci ty  of   140k Wh /m 2 .  The  a ut hors  we re  a ble  to  show  t hat  the  BI P V  syst em  was  more  fa vora ble   with  6  m 2   roo f   area  a nd  the  domesti c  s olar  water  heater  ( DSWH )  of   t he   BIP V  is  m or e   be nef ic ia l  as  i t  can  be  bette r  instal le d i f  the  co st  of t he  BI PV i s R M B  0.9/k Wh.   Ló pez,  a nd  S ang i orgi  [ 50]   examine d  the  influ e nce  of  BI PV  m odule s  on  huma n  c omfo rt  usi ng   identic al ly  tw o  10  m 2   roo ms.  T heir   firs t  tria l  sh ows  t hat  the  t hin - fi lm  relat ed  PV  mod ules  have  bette r   performa nce  c ompare d  to  hygro - t hermal   co mf or t.  Amor phou s  sil ic on   (a - Si)  PV   mod ules  hav e  highe r  energ y  gen e rati on  ca pa ci ty.  I n  te r m s  of  heati ng  a nd  li gh t ning,  CIS  P V  mod ul es  ap pear   t o  hav e   hi gh e r  e nerg y  consu mp ti on.   The y  c onduct e d  a nothe r  te st  us in g  the   m - Si  P V  mod ules  a nd  fou nd  that   it   has   higher   li ghtnin g  dema nd  tha n  t he  CI S  m odul es.  T he  m - Si  PV   mod ules  ha ve  higher  en ergy   ge ner at io n  within  0.0 9 - 1.31   kWh/da y  a s c ompa red to t he C IS  P V mo dule s.   In  an oth e r  st udy,  Yang  an d  Athieniti s  [51]   exami ne d  BI PV Ts   the rmal  eff ic ie nc y  us in g  tw o  i nlets .   Re su lt s  s how   two  inlet   pa nels  ha ving   5%   hi gh e r  t hermal   e ff ect ive ness   in   co mp a rison   to   a  si ng le   in pu t   semi - trans par e nt  pa nel.  Ap a rt  f rom  this,  t hey  c on cl ud e d  it   is  pr e fer a ble  to  de sign   a   simple   an d  che ap  t w o  inlet   pan el .   The   aut hors  al s o  car ri ed  ou t  the   pe r forma nce  asse ssment  of  BIP VT  hav i ng  dif fer e nt  inlet s.  The y  dev el op e d  a  c orrelat ion  re ga rd i ng  some   i nlet  so la r   sim ulators  a nd  B IPV T  prot otype.   F ind in gs  sho w   t hat  a   four inlet  ty pe has  7% hig he r e ff ic ie nc y whe n  c ompare d  t o on e  inlet  ty pe.   Bi gaila   et   al .  [ 52]   i nv est igate d  a  B IPVT  s yst em  ma de  up  of  1030  x  548  mm  m - Si  pa ne l,  5   x   10  c m   insu la ti on,   an d  7  c m  ai r   ga p.  The   ex pe rimen t  was   c onduct e d  with   8  la mp s ;   each   has   a   m aximum   po wer  of   4.6   kW.  The  la m ps  can  be  at tu ne d  withi n  0° - 90°.  Thei r  res ults  sh ow  that  the  so la r  heat  colle ct or s  po s sess  s imi la r   eff ic ie nc y  t o  th e ung la ze d  t hermal  co ll ect or (UTC) , w it h up  to 15%  h i gh e r e ff ic ie nc y.    Eke  a nd   Demir can  [ 53]   st ud ie d  the  s ha dowing  ef fect  of  BIP V  on  a  str uctu r e  com pr isi ng  five  fl oors,   and  eac h  fl oor  was  i ns ta ll ed  with  a  t hr ee   a - Si  (triple   ju nction  am orp hous   PV )   m odules.   The  res ults  sho w  tha t   the  year l y  e ne rgy  rati ng  f or  t he  first  a rr a y  is  1072   kW h/kWp   wh il e  f or  the  sec ond  ar r ay  is   88 5kW h/ kWp.   Lo w  el ect rici ty  outp ut  was  measu red  to wa rd s   the   e nd  of  the  year  due   to   the   lo west  ra di at ion   at   t hat  ti me.  I t   was  c on cl ud e d  that  the  s had i ng   e ff e ct   has  s ub sta ntial   eff e ct   du e  t o  the  bu il ding  directi on,  P V  ti lt   angl e  and   the am bient te mp e ratur e .   Timc he nko  et   al .  [54 ]   ap plied   certai n  s yst em  s pecifica ti on s   (i.e.   1.5m   x   0.7m   x  0. 1m  siz e)   to   evaluate  open   channel  PV.  T hr ee   di ff e ren t   two - wall   c onfi gurati ons   we re  us e d,   (i)   unif orm,  (ii)  sta gg e re d,  an d  (iii )  non - un if or m.  T heir res ults sh ow that t he re must  be  al te rn at ive  in pu ts  betwee n ho t a nd c old  z ones in  o r de r   to imp r ov e   the  heat tra ns fe r.   Ri tz en  et   al .  [55]   menti on e d  f our  vital   aspec ts  of   PV  ma rk e t  su ch   as  BI PV,  P V  ef fici enc y,  el ect rical   stora ge  an d  P V  ma rk et .  Some  te sts  wer e  carried  out  unde r  dif fer e nt  c onditi ons  of   c ondensat ion,  col ori ng  an d  backst rin g  vent il at ion .  Test   1  showe d  that  t he  outp ut  of   P V  va ries  betw een  10 - 40%  on  aut umn  a nd   sp ri ng   per i od  res pecti vely.  D ue  t o  100%   relat ive  humidit y,  the   P V  ou t pu t  was  r edu ce d  by  0.5 %.  Test   2  c ompari ng  betwee n  blac k  modu le   an d  co lor   m odule,   the re  is   a  dif fer e nc e  of   10%   f or  t he  PV  ou t pu t.   Ver ti cal   a nd  zi g - z a g  typ e  li ne up  showe d  a  dif fer e nce  of  62%.  T her e  were  bett er  ad va ntages  of   zi gzag   t ype  modu le   li ne up  durin g  the au t umn - s pr ing   pe rio d.   Chen  a nd  Yin  [56] ,  de sig ned  a  BIPVT  s ys te m  f or   heati ng  l iqu id   with  wat er  th rou gh   c oo li ng   the  PV.  The  P V  m odul e w as d e velo pe d  by alu min um hig h  de ns it y p oly et hyle ne  tha t con ta ine d  al umi num w at e r  tub e s.   In  this   sit uation,  t her e   is   r edu ct io n  of  te mp e ratur e   t hroug h  heat   tra ns fe r   f rom  P V  t o  t he   wat er  t ub es .   Lab or at or y  res ults  in dicat ed   enh a nce d  ene r gy  c onve rsion   ef fici enc y.   T her e  is  al m os t  5%  re du ct io n  in  the   mod ule  te m perat ur e.  T he re  is  al so   a  flo w  r a te   increase  by  500% .  At  pa rtic ular  fl ow   mea su re  of   150   ml /mi n,  the ele ct rici ty  pro du ct io n was  of  32.94 W a nd  44.91 W c orr esp ondingly  fo r 800  W/m 2   a nd  1000  W/m 2.     Lu  et   al .  [57]   e xp e rime ntall y  dev el op e d  a n e w  P V  pa raboli c  ref le ct or  with   a  con ce ntrati on  rati o  of  2,   su it able  for   bu il din g  faça de   app li cat io ns .   I n  t his  pa per ,   a   br oad  e nclose d  te st   was   c ondu ct e d  t o  asse ss  the   thermal   an d  el ect rical   cat egorizat ion  of  t he  dev el op e d  sc he me.  T he   fact ors  a ff ect in g  the   outp ut  powe r  of  the   sy ste m   we re   a lso  discu ssed .   In  c omparis on  to   the   non - co ncen t rati ng  P V,  the   re su lt s   ind ic at e  t hat  B uildin g  Façade  In te gr a te d  As ymmet ri c Com pound P araboli c P ho t o vo lt ai c co nce nt rator (BF I - AC PPV) sc heme has the   capaci ty   to   rais e  the  o ut pu t  p ower  p er  u nit   ar ea of  the   s olar  cell   by 2 .   T he   r esults furthe r   ind ic at e   that   the   BFI - ACPP V  c oupl ed  with  ph a se  change  mate ria l  hav e   hi gh e r  e ff ic ie nc y  in   co mp a rison  with  a  non - ph as e   ch ang e   sy ste m.  The  re su lt s  we re  obta ined  at   s olar  ra diati on   inte ns it y  of  280  W/m 2   and   69   W/m 2 .   At  280  W/m 2 ,   the   measu red p ow er  ou t pu t i s  3.5 1 W.   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
In t J  P ow Elec   & Dri S ys t   IS S N: 20 88 - 8 694       A revie w of  buil din g i nteg ra te d photov oltaic:  Case s t udy  of  trop ic al  …   ( M u’az u  M oham med A bdulla hi )   479   Table 1  sho ws a sum mar y of  l it eratur e  rev ie w  re ga rd i ng  t he  BIP V  syst em s.  I n  s ummar y, the BIP V  is   exp ect e d  t o  be   highl y  ben e f ic ia l  in  the  fut ur e  desi gn  of   buil dings.   Ac cordin g  t o  li te ratur e ,  a nd  in   man y  countries,  B IPV  is  capa ble  of   sat isfying  bu il ding  ene r gy   re qu i reme nts  of  70%  [ 58] .  In   mo st  BI PV   res earches   and  a pp li cat io ns ,   m onoc ry st al li ne  so la r   P V  has   bee n  w idely  us e d  du e  to   it s  hi gh e r  e ff ic ie nc y  a nd  heat   tolerance .  Th e   façade  a ppli cat ion   is  m os tl y  to  ta ke  a dva ntage  of   s ha din g  a nd  heat  in su la ti on   on  wa ll s.  In  tro pical   cl imat es,  t he   t hermal   s hieldin g  e ff e ct   of  B IPV  ca n  re duce  s pace   coo li ng   by   ar ound   30%   [ 11] .  Eit he r   as  a  roof t op  or   façade  a ppli cat ion ,  the  B IPV   can,  in  t he  lo ng   te rm,   ha ve  good  in vestme nt  retu rns.  BI P V  can  al so   gi ve  bu il dings  bette r  visu al   ap pea ran c e  an d  en sure  r edu ce d  el ect ri ci ty  ta riff.  O ne   major   issu e   is  the  li kelihood  of   the  BIP V  ex pe riencin g  high er  te mp e ratu re s,  beca us e  of  their  at ta chm ent  to  the  bu i lding  structu re,   the re by  r ed ucin g  th e  co nversi on  e ff ic ie nc y  of  t he   P V  mod ule.  So me   highli ghte d  barriers   tha t  may   hinder   the   devel op me nt   of  B IP V   [59 ] ,   incl ud e:   i)   la ck   of   awa re ness   of   the  BI PV  es pe ci al ly  in   de vel op i ng  countries  as  a  means  of   e ne r gy   s avi ng   a nd  reducti on  of  gr eenho us e  gas  emissi on,  an d  ii )  la ck  of   eco nomic  and tec hnic al  s olu ti ons a bout  BIPV t ech no l ogy.   Gen e rall y,  inc orp or at in g  BI P V  to  t he  bu il di ng  str uctur e   gi ve  rise   to  net - z ero   e ne rgy  buil din gs.  T his   dep e nds  on   m any   facto rs  s uc h  as  bu il ding   topolo gy,  a va il abili ty  of   s u r faces  f or  pola r iz at ion ,  total   e nerg y  needs a nd tech no - ec onom ic   f easi bili ty an al ysi s.       Table  1.   Summ ary o f  the  BIP V  s ys te ms   Refere n ce   Energy  Generation   No m in al  Po wer   Electr i cal  co n v ersio n   Ef fic ien cy  ( %)   PV typ e   Ap p licatio n   Ch o w  et al .  [36 ]   -   -   -   Mon o crys tallin e   Façade an d  r o o f   Jiménez  et  al .  [37 ]   -   -   -   Mon o crys tallin e/  p o ly crys tallin e   Façade   Pan tic  et al .  [38 ]   19 - 4 0 k W h   7000   1 0 .5 - 15   Mon o crys tallin e   Ro o f   Co rbin  and  Z h ai  [39 ]   -   -   1 4 .5 - 1 7 .2   -   Ro o f   Pen g  at  al.  [40 ]   -   -   -   Am o rph o u s   -   Urban etz  et al .  [41 ]   1265 - 1 1 1 0 k W h /k W p   1 0 - 1 2 k W p   -   p o ly crys tallin e   -   Zog o u  and  Stapo u n tzis  [42 ]     <9   -   -   Façade   Yo o n   et al .  [43 ]   1 2 7 7 k W h /y ear     7   Am o rph o u s   Façade   San to s an d  Rü th er  [10 ]   5 .8 - 1 2 .3GW h /y ear   5 .11 MWp   -   Am o rph o u s   Ro o f   Ban - W eiss   et al .  [ 4 4 ]   0 .15 - 0 .40 k W h /m 2     5   Am o rph o u s   Ro o f   Han   et al .  [45 ]   4 .43 - 4 .72 k W h /y ea r   -   -   Am o rph o u s   Façade   Drif   et al .  [46 ]   1 0 .62 k W h /d ay       Mon o crys tallin e   Façade   W ittk o p f  et al.   [47 ]   1 2 .1MW h   1 4 2 5 0 0   1 3 .15   p o ly crys tallin e   Façade   Defa ix   et  al .  [48 ]   8 5 0 TWh /y ear   9 5 1 GW p   1 7 .9   Mon o crys tallin e/   p o ly crys tallin e   Ro o f   W ei  et al .  [49 ]   1 4 0 k W h /m 2   -   -   -   Ro o f   Lóp ez a n d  Sang io rgi  [50 ]   0 - 1 .3 2 k W h / d ay   31 - 85Wp   6 - 17   Mon o crys tallin e/   Am o rph o u s   Façade   Yan g  and  Athien itis  [51 ]       5 - 7 .6   Mon o crys tallin e   Façade   Big aila  et al .  [52 ]       10 - 15   Mon o crys tallin e   Façade   Eke and  De m ircan   [53 ]   46 - 1 2 5 k W h /m 2 .  m o n th   4 0 .3k W p   0 .92   Am o rph o u s   Façade   Tim ch en k o  et  al .  [ 5 4 ]   --   -   -   -   Façade   Ritzen   et al .  [55 ]   -   90 - 2 4 6 W p   -   Mon o crys tallin e   Façade   Ch en  and  Yin  [56 ]   -   -   1 0 .48 - 1 5 .8 2   Mon o crys tallin e   Ro o f   Lu  et  al .   [57 ]       1 5 .8   Mon o crys tallin e   Facade       3.   PV  P A NELS  BUILDI NG I NTEGR ATIO N CO NFIGU RA TI ONS   In  this   sect io n,  it   is  e xp la ined   the   res ul ts  of  resea rch  an d  at   the   same  ti me   is  gi ven  the   com pr e he ns ive   discussi on.  Re su lt s  can  be  presented  i n  fi gures,   gr a phs,  ta bl es  and  ot her s  t hat  ma ke  the  r eader   unde rstan d  eas il y   [2 ] ,  [ 5] . T he  d isc us sio n  ca n be ma de  i n  s ever al  s ub - c ha pters.     3.1.     Slo pe  glaz ing   Slop e d  glazi ng   inclu des   at riu ms,  ti tl ed   wall s,  s unsp ace   or  gr ee n  ho us e  on   to p  over hea d  of  the   wall s.   Su c h  glazi ng  al so   inc orpora te s  fr ame d  al umi num,  c oated   with  ti nted  f r ames,  glass es  with  la minati on,  or  plasti c  glazi ng  in  case  of  se mi - tran sp a ren t   glazi ng  syst ems.  On e  of  th e  exam ples  of  Atriu m  with  i nt egr at ed   amo rph ou s   sil ic on  P V   pa nels   has   been  s ho wn  in   Fi gure  2,  w hich   is  ta ken  f r om  the   Doxfo rd  I nter national   Par k,  sit uated   i n  Sun der la nd.  PV  pa nels   maj or l y  w ork   f or  t he  t ransmi ssio n  of  t he   am ple  am ounts   of   d i ffuse d  li gh t, the re fore , d a y  li ghti ng i s essen ti al  s olut ion   of buil dings.   It  is  al wa ys   de sirable  to   ha ve  a  dif fused  day  li gh ti ng  c onditi on  in  of fice  buil dings   in  order  t o  pro du ce   s uffici ent  ene r gy ,  howe ve r,  exces sive  s unli gh t   c an  ca us e   gen e rates  ov e r heati ng  wh ic h  e ve ntu al l y  ends u p  exce ss ive  gla re  [60] . Regu la r   glas s p r ovides more tran s par e nt b as is  than   the PV glazi ng g la ss  ( 5 - 10%   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                          IS S N :   2088 - 8 694   In t J   P ow  Ele c  &  D ri   S ys t,   V ol .  12 , N o.   1 ,  Ma rch  20 21   :   47 4   –   4 88   480   trans par e nc y) .   Re gardi ng  s uch  tra nspare ncy,  e xcessi ve   da ylig ht  sub sta ntial ly  imp act s  in  th e  buil ding.   Ther e f or e,   a  ba la nced   desi gn  sh oul d  be  the   pr ime   co nce rn  in  or der   t o  a dv ance  P V  glazi ng  a nd  the   da yligh t  i n  the buil ding .   Fo r   B IPV,   an d  in   order  to   ac hi eve  t he  maxi mu m   s uppl y  of   da ylig ht,   wi ndow  is   al wa ys  a dv ise d  to   be   2 0%   of  the   fac ade  a rea   on   th e  south   or ie ntati on   i n  t he  nort hern  he misp he re.  Acc ordin g  to  [ 61] ,  t hat  numb e r   var ie s   w he n  th e  s ys te ms   are   bu il t  with   cr ys t al li ne  sil ic on  (i ncr ease   t o  24 %)  a nd   thin - f il m  P V   pan el s   (i ncr ease   to 32% ).           Figure  2.   Atri um wit h i nte gr at ed  am orp hous  sil ic on  P V pa ne ls i n  the  so la r offi ce o f D oxf ord In te rn at io na l  Par k,  i n  S unde rlan d,   U K  [ 62] .       3.2.   Ver tical  p an el   Ver ti cal   or ie nt at ion   of  the  P V  pa nel  re duce s  the  res ults  of   PV   ou t pu t,  bec ause  the y  po s s ess  the  same  const ru ct io n  c har act erist ic s  a s  at ria/ slop e d - glazi ng.   Cu rta in  wall s  a re  a ppr opriat e  f or   a  wide   ra nge  of  PV  pro du ct s;   the y  con ta in   opaq ue   s urfaces   (s pa ndrel  a reas )  i n  m ulti - story   buil din gs,  w her e as,  mate rial s  of  non - trans par e nt  pr oducts  ca n  al s o  be  use d.  To   ad op t  s uc h  co nf i gurati on,  c ompr om ise s  s houl d  be  ma de  bet ween  ov e r heati ng,  de ns it y,  a nd  th e  gla re  of  P V  pa nels  t hat  are   em pl oy e d  i n  the   faça de.  E xam ple  of  s uc h   config ur at io n a t APS o ff ic e  buil ding situat e d  in  Cal ifo rn ia   is sh own  i n  Fi gure  3.             Figure  3 .  APS  office faci li ty  i n  Ca li for nia  [ 60]       Amor phous  P V  m odules   show n  i n  Fi gure   3  at   t he  AP S   Faci li ty  in  Ca li fo r nia  with   integ rated  PV   pan el s ,  a re  ge ner al ly   co mb i ned  wit h  the   pan el s   that  a re   co ns tr ucted   with  visio n  gl asses  a nd  f ra med   with  sta nd a rd  cu rtai n   wall   [ 60] .  J ust   li ke  the  spa ndrel  pa nels  in   a  mu lt i - sto r y  cur ta in  wall ,  P V  m odules  a re   al so   seal ed  at   the   ba ck   with   a n  op aqu e   i ns ulati ng   pa nel.   If  the   P V  glazi ng   can   be   f ormed   in   a   w ay   wh e re   th e  cl ea r   glass  ca n  be  a dju ste d  betwee n  t he   up p er   a nd  lo we r  pa rt  of  the   e ntire  c on st ru ct io n,  t he n  t he   glare   c an  be   pr e ve nted,  as   s how n  i n  Fig ure  4.  In  a dd it io n,  su c h  str uctu re  pro vid es   th e  nece ssar y  da yligh t   with   the   vie w   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
In t J  P ow Elec   & Dri S ys t   IS S N: 20 88 - 8 694       A revie w of  buil din g i nteg ra te d photov oltaic:  Case s t udy  of  trop ic al  …   ( M u’az u  M oham med A bdulla hi )   481   sigh t  as   the   cl ear  glass  is  sit uated  i n  t he  m idd le   par t  of  it .  A s  see n  i n  F igure  4,   PV  pa nels  do  not  ta ke  th e   whole s pace  of the  window a nd  pro vid e e nough r oom  for  t he  clea r glass.           Figure  4.   A PS Fac il it y  in Cal ifo rn ia ,  interi or  sp ace.       3.3 .     Incli ned   wa ll s  with P V  p an el s     I n  this   par ti cul ar type of a rr a ngeme nt,  the e ffi ci ency   of   PV   pan el s is e nhan ced as  t hey  a re  ti lt ed,  that   include s  c omp le xity  in   the   de sign  of   the   buil ding.   Fig ure   5  prov i des  a  detai le d  pictur e  of  t he  i nclin ed  PV  pan el s   at   t he   U niv e rsity  of  N ort h  U mbria ,   U K  [ 62] .   T he  m os t  a mazi ng  t hi ng  of  this   c onfigurati on  is   that   s uch  desig n  ca n  be   util iz ed  wit h  an y  kind  of  comme rcial   P V  pan el s ,  wh i ch  mea ns,  it s  us e  is  not  li mit ed  to  wind ow - base d t echnolo gy, be cause s uc h des ign  c reates a  degree  of self - s had i ng.           Figure  5 .  Incli ned P V pan el s   at  the Unive rsi ty of  N or th umbria,  UK  [62 ] .       3.4 .   Fix ed Sun sha de     Co nf ig urat ions  su c h  as  s how n  in   Fi gure  6  c an  e nhance   the   sh a ding  be nef i ts  in  order  to   r edu ce   glare .   Howe ver,  s uc h  st ru ct ur es   c an  a void   the  pro per  acce ss   of  da ylig ht.  I n  this  kind   of  config ur at io n,  mo stl y  sta nd a rd  P V  m odules  a re  at ta ched  us i ng  a  meta l  fr ame   to   the  en vel op e  of   t he  bu il di ng.  The   co ns tr uct ion   of   su c h  c onfig ur a ti on  is als o  eas y  as  it  takes t he  same  proce dure  as in sta ll ing   regular  suns ha des o n  the  bui lding.    Nonetheless ,  t he  main adva ntage  of  this   co nfi gurati on  is   th at   it   can b e   c on structed   e ven w it h  s ha ding   from  a djacent   bu il di ngs  an d,   in  s uc h  ca se,  al l  kinds  of   P V  pan el s   are  f un ct io na l.  The  natur e   of   this   config ur at io n  i s  more  c onve ni ent  as  it   pro vide s  dif fer e nt  al te rn at ive   ch oice s  to  the   desi gners  a nd   mainte nan ce   [62] .  I n  Fig ure   7,   the  e xam pl e  is  ta ken   f rom   a  comme rcial   office  buil ding   in  Sw it zerla nd,  buil t  in  1993  wh ic h  sh ows  ho w  a  fixed s un s ha de  c an be  op e rated   in an ef fici ent  way.    The  ti lt ing   of  the  pa nels  inc re ases  the  ef fici ency   of   t he  P V  pan el s .  Mo reover ,  in  s uc h  c onfi gurati on,   PV   la minate s  are  acco mm odat ed   in  a  wa y  t hat  can  prov i de   a  flat   su r face   for  sh a ding  el ements  a nd   al s o  rea r  ven ti la ti on that  d issi pates  the  gen e rated  h eat .     Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                          IS S N :   2088 - 8 694   In t J   P ow  Ele c  &  D ri   S ys t,   V ol .  12 , N o.   1 ,  Ma rch  20 21   :   47 4   –   4 88   482       Figure  6.  Sams ung  c ommerci al  o f fice b uildi ng in Seo ul, K or ea , in te gr at e d  in  f i xed suns had e s a nd the  r oof of  the s ys te m  [63 ]           Figure  7.   Fixe d su nshades  in  the SU VA buil ding. A c omm ercial  o f fice  buil din g  i n  S witz erlan d,   buil t i n 199 3  [64]       3.5 .     M ovea ble  suns hades   M ovea ble  suns had e s  are  t he  mo st  ef fici ent  config ur at io n  i n  re gards  t o  s ol ar  pa nel,  as  it   can  ac hieve  the  great est   effi ci ency   with  al l  the  ad van ta ge s  of   fixe d  s uns had e s.  S uc h  co nf i gurati on  w orks  with  t he  ch ang e   of   ti lt ing   acc ordin g  to  s olar  r adiat ion   le ve l.   Su c h  adj us tme nts  can  be  ma de  ei ther  man ua ll y  or   el ect ric al   an d  mecha nical  me ans.     Exam ple o f  m ov ea ble  s unsh a des  a pp li e d  in a  com mercial  o f fice  buil ding   is  show n  i n  Fi gure 8  w hic h  is  sit uated  in  Sw it zerlan d .  It   is  true  that  du e  to  the  a dded   featu re  of  m ovi ng  s un s ha de s,  su c h  c onfig ur at io n  may  be  a  li tt le   ex pen si ve;  nev e rtheless ,  t he  ef fici enc y  of   pro duci ng  energ y  is  gr ea te r  tha n  ot her  so la r   config ur at io ns.           Figure  8.   Mo ve able s un s ha de s in  a  comme rc ia l of fice  buil di ng ,  in Swit zerl and  [ 62]   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
In t J  P ow Elec   & Dri S ys t   IS S N: 20 88 - 8 694       A revie w of  buil din g i nteg ra te d photov oltaic:  Case s t udy  of  trop ic al  …   ( M u’az u  M oham med A bdulla hi )   483   4.   POSSIBILIT Y  O F BIP V  I N  TR OPI CAL  C LIM ATE S:   CASE ST U DY OF  N I GE RIA   Nige ria  is  known   f or  it s  t ropical   weat her.   Ni ger ia   is   sit uated   ap pro xi mate ly  betwee n  la ti tud e   4° - 14°N   a nd  lo ngit ud e  2° - 15°E  with  a  la ndma ss  of   9.2 4  x  105  km 2   a nd  re cei ves  6.2 5  hour s  of   a ve rag e   dail y   su nshi ne,   w hich  ra nges  betwe en  3.5  ho ur s   at   the  c oastal   are as  an d,   i n  case   of  nort h er n  bo rd e r,   it   tu rns  out  t o  be   9.0   hours   [ 65] .  The   c ountr y  is  al s o  kn own   f or  it s  huge  e nerg y  co nsum ption,  est imat ed  as  15  x  106k Wh  p er   year,  acc ordin g  to   20 01  in de x   [65] .  In  ad diti on ,   only   3. 7%  of  Ni ger ia 's  la nd  area   is   re qu ire d  t o  pro duce  energ y  t hroug h  s olar  mea ns   i n  c ompa rison   with  c onve ntio nal  e nerg y  res erv es   of  f os sil   fu el   the   that   ha s  been  in pr ocess n ow   [ 66] .   The  cl imat e  de pends  on  the   tro pical   to  s ubtro pical   re gions .  Ni ger ia n  te rr i tor y  ha s  tw o  s easo ns :  dry   seaso n,   wh ic h  la sts  fr om  O ct ob e r  to  M ar ch,   a nd   rain y  seaso n,   f r om   April   to  Octo ber.  N or t hern  reg i on  gen e rall y  has  ho t  a nd  dry   cl imat e  wh e re  t he  rai ny   seaso n  la sts  f rom  A pr il   to  Se ptem ber.  W he reas,   in  th e   so ut hern  reg i on,  the  cl imat e  i s  generall y  ho t   and   wet,  a nd   t he  rai ny   sea son  exte nds  f rom   M arc h  to  Dec embe r.   Ther e f or e,   in general, N ig eria   enjo ys   a  l ong  dry  seas on  f r om  Dece mb e r  t o  M arc h  [67] .  I n  the  c oastal   ar ea,  the   te mp erat ur e   m ay  rise   a bove   32°C   in   this   ti me.  M ea nw hile,  the   north   enj oys  dr ie r  te mp erat ur es ,  range d  betwee n 32°C  and 42°C . Gen erall y,  t he hum idit y  re mains  a ppr ox imat el y 9 5% d ur in g  t his  per i od of time   [66] .    Fu rt hermo re,   i n  Nige ria,  so l ar  P V   instal la ti on s  ha ve  ste eply   decli ne d  over   the   yea rs  a nd  a re   forecast ed  t o  c on ti nue   decli ni ng   due  to  the  struggles  i n  th e  op ti mal  ha r ne ssing   of   t he  s olar  el ect rici ty   as  a   su sta ina ble  re so urce.   T he   chall enge  rem ai ns   t o  be   th e  de vel opmen t  of  s olar   e ne rgy   w hich   s olv es   te chnolo gical   instal la ti on   prob le m s,   uncl e ar  gove rnment al   poli cy   an d  poli ti cs,  ec onom ic   i neffici ency  in   purc hasin g  s uc h  power,  la c k  of   public  a wareness  a nd  c ultu ral  integ rati on.   It  is  al rea dy  a  fact  that  s olar  energ y  is  the  m os t  ab unda nt  re ne wabl e  resour ce   in  Nige ria  beca use   of  the  broa d  day li ght  wh ic h  on  ave ra ge  pr ov i des   su nsh i ne of  6.5 h our/da y.    Accor ding  to   the  li te ratu re  [68] ,  th e   be st  P V   ene rgy  pro duc ti on   resu lt s  i n  Nige ria  are   ac hieve d  when   us in g  a  6 0   ti lt ing  a ng le .   In  a ddit ion ,   it   was   s uggeste d  t hat  betwee n  Jan ua ry  a nd  M arc h,   the  best  ti lt ing  an gle  will   be   6 0 ,   24 0   an d  30 0   res pe ct ively,  a nd  0 0   bet ween  April   an d  Septem be r,   a nd  18 0 ,   30 0   a nd  36 0   be tween   Octo ber  a nd Dec embe r  res pe ct ively.   A n  en e rgy   am ount   of  1 92. 70   W/m 2   c an   be  p r oduce d  wit h  t he   adj ust ment   of   t he  ti lt ing   a ng le   t o  it s  opti mu m  a ngle ,  a ccordin g  to  t he   month .  It  in creases  sig nifi cantl y  a bout  3  %  in   com par is on to a pp l ying  fixe d ang le ,  which  prod uces  186.8 6 W/m 2 .   To  ob ta in   ma xi mu m  powe r  outp ut  f rom  s olar  P V,   a nd  sin ce  Nige ria  is  cl os e  to   the  e qua tor,   t he  s olar   colle ct or s   m us t   be   with   a  sli ght  ti lt   of  6 0   nea r  t he  nort h  or  s ou t h,  as   sho wn  in   Fig ure  9.  T he  maxi mum  a mou nt   of  ene rgy  yea r - rou nd  can   be   a bs or bed  by  i nc li nin g  t he  s olar   pa nel  at   a n  a ngle   cl os e r  t o  th e  la ti tud e  of  th e  area   as possible . T he se r e qu i reme nt s ar e  necessa r y for ma xim um p ower  from  BIPV.           Figure  9. Mo unti ng angles  for  fi xed s olar  c ol le ct or s in A fr i ca  [ 70]       Althou gh  BIP V  has  not  bee n  yet  im pleme nted   in  Nige ri a,  it   is  po s sibl e  to  i ntr oduce  it   in  Ni ger ia n  bu il di ngs,   if   some   iss ues   are   addresse d.  S uc h  c o ns ide rati ons   inclu de   ma r ket  fail ur e   a nd  dist or ti ons,   finan ci al   and   ec onomi c  const raints,  la c k  of  go vernme nt  an d  insti tuti on al  p olici es  a nd   i ncen ti ve s,  l ack  of  awa re ne ss  an d  public  in forma ti on .   A   la r ge  numb e r  of  a ba ndoned   P V  i niti at ives  in  Nige ria  are   s houl d  al s o  be  a ddr essed,   includi ng   al l  the  al rea dy   in sta ll ed  ren e wa ble  energy   i nfras tructu res  that  a re  inef fici ent  [ 69] .  F or  BI P V   to  be   fu ll y  impleme nted  i n  a  t ropic al   reg i on,  li ke  Nige ria, b uildi ng s   m us t be  c onstr ucted  with  materia ls  ha vi ng  hi gh  Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.