太阳能作为一种清洁、无污染的可再生能源一直受到广泛重视。本文研究的光伏相变系统(PV-PCM)将光伏发电技术与相变蓄能技术相结合,利用相变材料对光伏组件进行温度调节,从而提高其光电转换效率,为太阳能在建筑中的高效利用提供了新的工程应用模式,也为建筑一体化光伏相变系统(BIPV-PCM)的应用提供了理论基础。首先,筛选了相变温度为42℃的石蜡RT42为相变材料,搭建了PV和PV-PCM对比实验系统,进行了垂直、最佳倾角(天津地区35°)和水平放置三种形式下的电热性能实验研究。结果表明:PV-PCM系统背板温度低于PV系统,且这种趋势可保持6h以上,两系统背板最大温差分别达到8.2℃、14.5℃、18.1℃;光电转换效率最大提升分别达到6.02%、12.47%、15.60%。同时,利用聚苯乙烯搭建封闭空间模拟建筑室内,通过对比实验分析了建筑一体化光伏系统(BIPV)与建筑一体化光伏相变系统(BIPV-PCM)对室内热环境的影响。结果表明:BIPV-PCM系统白天的室内温度始终低于BIPV系统,而夜晚趋势相反;这说明BIPV-PCM系统在炎热地区使用时需要在夜间设置主动除热装置,或应用于主要在白天使用的建筑;而在严寒地区使用时则可以利用其热特性减少夜间采暖能耗。其次,通过计算平均比热容、平均导热系数等对光伏组件几何模型进行合理简化,建立了PV-PCM数值传热模型,将太阳辐射转化为光伏玻璃盖板与光伏电池内热源,并利用UDF函数将动态气象条件进行编程。运用计算流体力学软件FLUENT对垂直放置的PV和PV-PCM系统实验进行了模拟验证,PV系统和PV-PCM系统的实验值与模拟值误差不超过5.8%和4.1%,说明建立的数值传热模型能够用于PV-PCM系统传热性能模拟研究。最后,对PV-PCM系统在天津地区夏季工况下运行特性进行了模拟优化,对其过渡季(春季)和冬季运行性能进行了预测。结果表明:采用导热系数更大封装材料能够更快的与外界环境进行换热,对光伏控温效果更有效;夏季水平放置时适宜的相变石蜡厚度为60mm,PV-PCM系统与PV系统的最大温差能达到21.93℃,光电转换效率最大提升19.34%;春季工况下与PV系统的最大温差为5.8℃,光电转换效率最大提升4.31%;而冬季工况下因环境温度和辐照度较低,风速较大,PV-PCM系统中光伏电池最大温度约20℃,未达到相变温度,相变材料未起到降温作用。从系统与建筑的集成位置、设计要素、建筑类型三方面对相变光伏建筑一体化集成策略进行了总结。