当前,建筑运行碳排放约占我国社会总碳排放的21%,该类CO2排放主要来自于建筑使用过程中化石能源的消耗。降低建筑能耗与碳排放,加大建筑当中可再生能源利用的力度是达成我国‘双碳’目标的有力推手,也是我国‘十四五’规划的重中之重。太阳能是一种清洁、稳定、分布广泛的可再生能源,而建筑具有较大的辐照接收面积,是太阳能利用的有利载体,因此,将太阳能利用技术与建筑围护结构相结合是实现零碳、零能耗建筑的重要途径之一。建筑外立面（窗和墙）是现代化建筑外围护结构的主体部分,也是太阳能建筑一体化的研究热点。针对现阶段光伏窗和光伏墙存在的发电效率低、室内光/热环境差、太阳能利用率低、季节/气候适宜性差等一系列问题,本文提出分别适用于建筑外墙和外窗的新型太阳能光伏光热综合利用系统:（1）碲化镉光伏通风窗。该系统将碲化镉光伏玻璃与被动冷却/采暖技术相结合,在发电的同时,兼具改善室内光环境、夏季遮阳、冬季采暖等多种功能。其创新点在于:将具有半透过性和高转化效率的碲化镉光伏玻璃应用于建筑外窗,可显著提高发电效率,改善室内光环境;系统拥有多种工作模式,可同时满足不同季节或不同气候的建筑热需求;利用光伏玻璃的余热驱动流道空气,进行被动冷却/采暖,实现建筑外窗表面的太阳能光伏光热综合利用。（2）外置式多功能复合墙体。该系统将单晶硅电池与被动采暖技术、主动热水技术相结合,在发电的同时,兼具冬季采暖、夏季冷却以及非采暖季热水等多种功能。其创新点在于:将传统太阳能热水系统与太阳能热空气系统结合,具有冬季采暖、夏季冷却、非采暖季热水功能,可满足不同季节的建筑热需求;保障光伏电池全年高效发电,实现太阳能全年连续的光伏光热综合利用,具有较高的太阳能全年利用率;将光伏电池外置于玻璃盖板,进一步提高系统发电效率和可靠性。在上述两套系统的研究基础上,本文提出一种基于人工神经网络的控制策略,用于调控碲化镉光伏通风窗和多功能复合墙体的工作模式,达到系统的最大效用。围绕碲化镉光伏通风窗和外置式多功能复合墙体,以及人工神经网络控制策略,本文主要开展以下工作:（1）提出碲化镉光伏通风窗系统并搭建实验平台,对该系统的太阳能得热性能、保温性能、发电性能以及采光性能进行动态测试;实验结果表明系统在内循环模式下的太阳能得热系数为0.28,电效率为7.1%,外循环模式下的太阳能得热系数为0.11,电效率为6.2%,夜晚保温系数为2.05 W/m2K,在实验期间,系统的有效采光率为84%。利用CIE标准色度图法和EnergyPlus采光模型评估碲化镉光伏窗室内光环境;结果表明与普通中空窗相比,该系统可以降低室内光线色温700～900 K,并保持95以上的显色指数,该系统可以提高室内有效采光率19%,延长照度均匀时长68.7%,减少眩光时长64.1%。（2）建立并验证碲化镉光伏通风窗的传热-发电模型,利用该模型评估系统的得热性能以及室内热舒适性;计算结果表明,与普通单层玻璃和碲化镉单层光伏窗相比,该系统可以减少夏季白天得热和冬季夜晚热损,并延长室内热舒适时长。基于上述传热-发电-采光模型,对该系统在寒冷地区、炎热地区和夏热冬冷地区的综合建筑能耗性能进行分析,并对系统的结构进行优化,结果表明与普通中空窗相比,优化后的系统在合肥、海口、和哈尔滨地区可降低建筑总耗电量11.2%,25.8%,和 6.6%。（3）提出外置式多功能复合墙体并搭建实验平台,对该系统的热水性能,采暖性能以及发电性能进行动态测试,实验结果表明光伏热空气模式下,系统空气流道进出口温差最大约为9℃,系统全天平均电效率约为13.8%,平均热效率约为18%。光伏热水模式下,水箱温度呈现先升高后降低的趋势,水箱温升最高可达26℃,系统全天平均电效率约为14.09%,平均热效率约为9.07%。（4）建立并验证外置式多功能复合墙体的传热-发电模型,利用该模型模拟对比了内外置式多功能复合墙体的热、电、（火用）性能。模拟结果表明与内置式多功能复合墙体相比,该系统的发电量升高,得热量减少,综合考虑热和电的能源品质差异,该系统具有更高的（火用）效率;将上述系统的传热-发电模型嵌入建筑能耗计算软件,基于该模拟方法,对多功能复合墙体在夏热冬冷地区的全年能耗性能进行模拟,结果表明与普通建筑外墙相比,该系统在南京、上海、武汉和重庆的节能率分别为 43.5%,48.2%,36.4%,34.6%。（5）提出基于人工神经网络的太阳能建筑一体化系统运行控制策略,利用该策略调控碲化镉光伏通风窗和多功能复合墙体的工作模式;计算结果表明与传统控制策略相比,神经网络控制策略可延长室内热舒适性时间并降低空调负荷。利用碲化镉光伏通风窗与多功能复合墙体的数值模型,计算神经网络控制下两套系统在高原地区的节能潜力,结果表明,各个高原城市的节能率分别为墨西哥城114%,基多66%,波哥大63%、拉萨51%、拉巴斯49%、西宁40%。