由于化石能源大量使用带来的环境、生态和全球气候变化等一系列问题，全球正在进行能源结构转型。在世界各国大力提倡使用清洁能源的大背景下，利用太阳能的光伏技术越来越广泛的被运用于建筑中，光伏建筑一体化的设计方法与建筑形式作为新的设计方式与研究热点逐渐进入了建筑师的视野。但在光伏建筑一体化发展的过程中，光伏技术的应用往往滞后于建筑的设计与建造，使得两者并没有同步进行，从而导致光伏产品与建筑材料没有完全集成。为此，论文从建筑师的视角出发，将建筑、技术、美学融为一体，提出了一种基于建筑模数的光伏建筑材料，并对光伏建材的设计与产能特性展开了以下研究。
　　基于光伏建材在建筑中的形式、功能和技术特点，提出了建筑美学、光伏技术、建筑职能和运行维护四项设计原则。根据建筑模数、在建筑中不同集成部位和构造方法，研究提出了光伏建材的设计步骤与方法。针对建筑墙体、建筑屋面和建筑构件三处光伏与建筑集成的部位，提出并设计了光伏窗下墙建材、光伏窗间墙建材、光伏玻璃幕墙建材、光伏栏板建材和光伏屋面瓦建材五类具有建筑模数的光伏建材形式。并以光伏建筑设计竞赛案例为载体，从建筑设计的角度切入，使上述五种光伏建材融入到完整的建筑中，对其在建筑中如何与其他材料一同构成外围护结构并构建起一个建筑单体的应用情况进行了阐述、分析与归纳。
　　根据光伏建材在建筑案例中的应用，采用Pvsyst和Ladybug软件对光伏建材的发电量进行了模拟分析。同时，针对光伏建材电池面积占比问题，对新型光伏组件较传统光伏组件的变化与改进及其在发电量方面产生的效果进行了阐述，并综合应用案例中的五类光伏建材的面积和年平均发电量，对建筑案例的产能结果进行了分析与总结。通过对传统光伏建筑一体化(BIPV)全寿命周期内的成本增量和效益增量分析，阐述了在初始投资、运营维护和报废回收三个阶段的成本增量，以及效益增量中的直接经济效益、社会效益和环保效益的计算方法。进而将其与光伏建材各个方面的优缺点进行对比，得出光伏建材相较于传统BIPV在各项方面优势较为明显，未来的应用市场更为广阔，为新型光伏建材的研发、生产和推广提供了理论依据和实证分析。