建筑门窗所产生的能耗占建筑围护结构总能耗的比重很大,是围护结构中节能薄弱环节,因此越来越多的学者对新型节能窗户展开研究。由于半透明光伏窗不仅可以降低室内得热从而减少建筑能耗,还能够利用光伏发电,因此得到广泛关注。然而半透明光伏窗的电池覆盖率和电池宽度均会对采光性能造成影响,电池覆盖率过大,室内天然采光量无法满足要求,反之则会导致眩光等视觉不舒适问题。此外,相同的电池覆盖率但不同的电池宽度也会影响采光效果,电池过宽会在室内产生阴影,电池过窄则会降低组件效率并增加切割工艺的难度和成本,因此对电池覆盖率和电池宽度的优化研究十分重要。本文以天然采光最优为目标对晶体硅半透明光伏窗的电池宽度和电池覆盖率展开了理论与实验研究。首先,基于照度值和眩光可能性,通过实验对比了半透明光伏窗和普通中空窗的采光性能,实验结果表明与普通中空窗相比,半透明光伏窗能够将照度值控制在合理的范围内,同时降低了室内眩光可能性,提升了室内采光质量。因此,半透明光伏窗对天然光的利用优于普通中空窗。其次,传统的模拟方法无法对电池覆盖率相同而电池宽度不同的半透明光伏窗进行动态采光模拟,因此本文提出了分类采光模拟新方法,即将光伏电池和透明玻璃间隙分开模拟,并从照度和眩光可能性两方面利用实验数据验证了该方法的准确性。结果表明,与传统模拟方法相比,本文提出的分类采光模拟新方法对采光模拟的准确性更高,最大可使照度值的误差降低20%,使眩光可能性的误差降低8%。然后,建立了实验平台的物理模型,并利用新的模拟方法对电池覆盖率相同,电池宽度分别为1.0mm,2.5mm,5.0mm和7.5mm的四种半透明光伏窗的天然采光特性进行了模拟,并利用眩光指数、眩光可能性、全天然采光时间百分比和有效天然光照度进行了对比分析。结果表明,电池覆盖率相同时,电池宽度越小,室内眩光指数越小,视觉舒适性提高。而且随着电池宽度的增加,室内平均全天然采光时间百分比逐渐减小。与7.5mm电池宽度相比,电池宽度为2.5mm的半透明光伏窗可使不可感知眩光所占的比例提高7%。当电池宽度从2.5mm减小为1.0mm时,眩光指数的变化幅度很小。综合考虑电池宽度对采光质量的影响以及电池切割工艺的难度和成本,最佳的电池宽度可确定为2.5mm。最后,对电池宽度为2.5mm,电池覆盖率分别为20%、30%、40%、50%、60%的五种半透明光伏窗在拉萨、西宁、北京、长沙、重庆等不同光气候区进行了动态采光模拟,利用空间日光自治、年度日光暴露量和眩光可能性三个采光指标进行了对比分析。结果表明,最佳电池覆盖率随天然光年平均总照度值的减小而减小。以半透明光伏窗的采光特性为优化目标,拉萨、西宁、北京、长沙、重庆的最佳电池覆盖率分别是50%、50%、50%、40%和30%。