太阳能建筑的发展大体可分为三个阶段：第一阶段为“被动式太阳房”，它是一种完全通过建筑物结构、朝向、布置，以及相关材料的应用来集取、储存和分配太阳能的建筑；第二阶段为“主动式太阳房”，它是一种以太阳能集热器与风机、泵、散热器等组成的太阳能采暖系统，或者与吸收式制冷机组成的太阳能空调及供热系统的建筑；第三阶段是加上太阳电池应用，为建筑物提供采暖、空调、照明和用电，完全能满足这些要求的称为“零能房屋”，其典型的利用就是光伏建筑一体化。
光伏建筑一体化
利用太阳能供电、供热、供冷、照明，建成太阳能综合利用建筑物，是太阳能利用的一个新的发展方向。在太阳能和建筑结合的初期，太阳能电池板通常通过固定支架直接安装在现有的屋顶上或者单独设置。电池板除了发电外没有建筑意义上的作用且缺乏美感。随着太阳能发电越来越广泛的应用，以及技术的发展、建筑造型的需要，光伏建筑一体化（BIPV）的概念应运而生，成为21 世纪建筑及光伏技术市场的热点。
光伏建筑一体化(BIPV)是太阳能光伏与建筑的完美结合，属于分布式发电的一种62。早在1999年召开的世界太阳能大会上就有专家认为，当代世界太阳能科技发展有两大基本趋势：一是光电与光热结合；二是太阳能与建筑结合。太阳能源建筑系统是绿色能源和新建筑理念两大革命的交汇点，专家们公认，太阳能是未来人类最适合、最安全、最理想的替代能源。目前太阳能利用转化率约为10%~12%，太阳能建筑的开发利用潜力十分巨大。据资料报导，目前，世界各国都在设施自己的“阳光计划”，例如，近年德国政府推行的“十万屋顶”计划，即在建筑顶部大规模地铺设太阳能发电装置，既节省电力又利于环保。在欧洲的能源消费中，约有1/2用于建筑的建设和运行，而交通运输耗能只占能源消费的1/4，因此建筑物利用太阳能成为各发达国家政府极力倡导的事业。太阳能利用设施与建筑的结合自然是人们所关注的问题，主要是太阳能的光伏利用与建筑结合的问题。
太阳能光伏建筑一体化具有以下的优势：
①不仅减少建筑物的能源消耗，还能使得建筑物产生能源；
②由于与建筑结构合成一体，避免了单独放置电池板的额外空间，也省去了专为光伏设备提供的支撑结构；
③一体化的光伏电池板本身就能作为建筑材料，可减少建筑物的整体造价，节省安装成本，且使建筑外观更具技术魅力及节能宣传效果；
④由于光伏电池板安装在屋面或墙面上，直接吸收太阳能，避免了墙面温度和屋顶温度过高，可降低空调负荷，改善室内环境。
主要利用方式
BIPV屋顶系统——太阳能瓦。将单晶硅、多晶硅光伏电池单体封装到瓦状的光伏电池板中，与屋顶瓦板结合形成一体，并直接铺在屋面上，不需要在屋顶上安装支架。太阳能瓦的形状、尺寸和铺装时的构造方法都可从加工成与平板式的大片屋面瓦一样。太阳能瓦的应用范围很广，可从广泛用于无采光要求的屋面及墙面，其造价相对较低而且发电效率较高。
BIPV光电玻璃系统——晶体硅光伏玻璃。将单晶硅、多晶硅光伏电池单体封装到两片透明钢化玻璃中，可以做成有光伏电池板功能的玻璃幕墙。太阳能光电玻璃将光电技术融入玻璃，突破了传统玻璃幕墙单一的围护功能，把以前某些时候被当做有害因素而屏蔽于建筑物表面的太阳光转化为能被人们利用的电能，而且这种复合材料并不额外占用建筑面积。晶体硅光伏玻璃较多地应用在建筑物的天棚、遮光棚等有透光要求但对视觉要求不高的场所。
BIPV光电玻璃系统——非晶硅薄膜光伏玻璃。将半透明非晶硅薄膜光伏电池单体封装到两片透明浮法玻璃或钢化玻璃中，可以做成透光性较好的有光伏电池板功能的玻璃幕墙，投影十分均匀柔和，与建筑物能很好地融为一体，不影响建筑的宏观效果，是目前建筑一体化效果最好的产品。非晶硅薄膜光伏电池单体转换效率低于晶体硅，但它的使用条件要求低，具有弱光发电性能，该性能使得非晶硅薄膜电池受气候影响较小，特别是在阴天、雨雪天等弱光的环境下转换效率优于晶体硅，日发电时间也较长，可以从清晨延续到黄昏63。
（5）太阳能的其他利用形式
①太阳能车。太阳能车就是利用太阳电池将太阳能转换为电能，并利用该电能作为驱动行驶的能源的车辆。太阳电池板在阳光照射下产生电流，通过峰值功率跟踪仪及蓄电池的充电控制器输送至蓄电池存储起来，以备用或者直接输入电机中。太阳能车在行驶过程中，如果日照条件比较好的话，电能将直接输送至电机驱动太阳能车。在大多数情况下，电机不需要使用全部输入的能量，剩余的能量将通过电机控制器和蓄电池充电控制器送入蓄电池存储起来备用。如果日照条件不佳，太阳能车将使用蓄电池中存储的电能和同时由太阳电池产生的电能来驱动太阳能车。当然，在太阳能车停止的时候，太阳电池板产生的电能将全部输送到蓄电池中。日本东京电机大学最近设计出一种轻型太阳能轿车，车顶上安装了两组蓄电池，利用太阳光充电后交替使用。每一组蓄电池充电后可行驶110公里，夏季日照最长季节可达150公里。这种车不用燃油，不污染环境，最适宜于日照时间较长的地区使用。
②太阳能海水淡化。人类利用太阳能淡化海水已经有了很长的历史。最早有文献记载的人类用太阳能淡化海水的工作，是15世纪由一名阿拉伯炼丹术士实现的。这名炼丹术士使用抛光的大马士革镜进行太阳能蒸馏。世界上第一个大型的太阳能海水淡化装置，是1874年在智利北部的拉斯萨利纳斯（Las Salinas）建造的。它由许多宽1.14米、长61米的盘形蒸馏器组合而成，总面积47 000平方米。在晴天条件下，它每天生产2.3 万升淡水[(4.9升/平方米) /天)]。这个系统一直运行了近40年。到1974年，世界上建造的大型太阳能蒸馏器已有25座，其中，最大一座面积8640平方米，日产淡水28吨。
人类早期利用太阳能进行海水淡化，主要是利用太阳能进行蒸馏，所以早期的太阳能海水淡化装置一般都称为“太阳能蒸馏器”。早期的太阳能蒸馏器由于淡水产量低、初期成本高，因而在很长一段时间里受到人们的冷落。第一次世界大战之后，太阳能蒸馏器再次引起了人们极大的兴趣。当时不少新装置被研制出来，例如，顶棚式、倾斜幕芯式、倾斜盘式及充气式太阳能蒸馏器等，为当时的海上救护及人民的生活用水解决了很大问题。
随着技术的发展，太阳能海水淡化技术日趋成熟与丰富，蒸馏法不断被改进，效率大大提高，同时也出现了新的技术，如太阳能光伏海水淡化系统。20世纪初，以太阳能电池为能源的反渗透海水淡化装置开始在运行，这种装置是利用半透膜来达到淡水与盐分离的。在通常情况下，半透膜允许溶液中的溶剂通过，而不允许溶质透过。由于海水含盐分高，如果用半透膜将海水与淡水隔开，淡水会通过半透膜扩散到海水的一侧，从而使海水一侧的液面升高，直到一定的高度时产生压力，使淡水不再扩散过来。这个过程叫做“渗透”。如果反其道而行之，即要得到淡水，只要对半透膜中的海水施以压力，就会使海水中的淡水渗透到半透膜外，而盐分却被膜阻挡仍存在于海水中。这就是“反渗透法”。反渗透法最大的优点就是节能，生产同等质量的淡水，它的能源消耗仅为蒸馏法的1/40。因此，从1974年以来，世界发达国家不约而同地将海水淡化的研究方向转向了反渗透法。
太阳能海水淡化系统与现有的海水淡化系统相比有许多优点：可独立运行，不受蒸气、电力等条件限制，无污染，低能耗，低排放，运行安全，稳定可靠，应用价值突出；生产规模灵活，适应性好，投资相对较少，成本较低。
在太阳能利用技术不断发展过程中，其技术种类也不断增加，利用范围将不断扩大，可以说，太阳能技术将更加融入人们的生活和工作之中。并且随着太阳能转换效率的不断提高和开发成本的不断降低，特别是多晶硅薄膜电池等新型太阳能电池技术的不断完善，太阳能技术与其他技术的不断集成与融合，全世界的太阳能利用产业将是呈现光明的前景。
2．风能
风力发电，是当代人利用风能最常见的形式。风能与其他能源相比，具有明显的优势，它蕴藏量大、分布广泛、永不枯竭，对交通不便、远离主干电网的岛屿及边远地区尤为重要。
据估算，地球上的风能资源是地球水资源的10倍，高达每年53万亿千瓦时，而世界电力需求预计到2020年会上升至每年25.578万亿千瓦时，因此，只要利用地球上50%的风能就足够满足全球能源的需求。风力发电从19世纪开始提出，到20世纪的最后20年开始飞速发展，1977年联邦德国在著名的风谷——石勒苏益格-荷尔斯泰因州的布隆坡特尔建造了一个世界上最大的发电风车。该风车高150米，每个桨叶长40米、重18吨，用玻璃钢制成。到1994年，全世界的风力发电机装机容量已达到300万千瓦左右，每年发电约50亿千瓦·时。在最近的20年里，风力发电机的功率增长了100倍。
按照风力发电系统电能供给方式不同，可以分为离网型风力发电系统和并网型风力发电系统两种。离网型是指20千瓦以下的或独立在通信领域使用的主要是离网型风力发电系统，是独立运行、用蓄电池储能的小型风力发电机组，通信用的风力发电系统都是离网型风力发电系统。并网型风力发电系统是指常规电网风力发电机组，一般发电机组的额定功率均比较大。这种运行方式采用同步发电机或异步发电机作为风力发电机与电网并联运行，并网后的电压和频率完全取决于电网。无穷大电网具有很强的牵制能力，也具有巨大的能量吞吐能力。并网后的风力发电机必须具有并网和解列控制能力，只有当风力发电机电压频率与电网一致时才能并网，当风力发电机因风速太小而不能输出电能时，就会从电网中解列出来64。
风电的经济优势
除水力发电外，目前风力发电是最成熟、成本降低最快的新能源发电技术。根据美国国家可再生能源实验室(NREL)统计，1980—2005年期间，风电的成本下降幅度超过90%，下降速度远高于其他可再生能源。另据丹麦RIS国家研究实验室评估，2010年风电发电成本有望下降至3欧分/千瓦·时，2020年有望降低至2.34欧分/千瓦·时。
风电巨大的社会效益和环境效益
在大力提倡发展低碳经济的今天，风电能够产生巨大的社会效益和环境效益。发展风电，是当前既能获得能源，又能减少二氧化碳排放的最佳途径。世界能源委员会估计，风电平均每提供100万千瓦·时的电量，就能减少600吨二氧化碳的排放。不仅如此，从整个生命周期分析，同样可以得出风电的优越性，以一个10万千瓦的风电场为例，研究表明，风电场平均运行14天，其上网电量就能补偿为了制造、装配和安装风力发电机组设备过程中所发生的直接能源消耗；风场平均运行108天，其上网电量就足以补偿为了得到这些设备过程中所用原材料生产而发生的综合耗能；风场平均运行4.5天，其上网电量就足以补偿为了运输这些设备而消耗的能量。也就是说，建成一个10万千瓦规模的风电场所消耗的能量，只需要4个多月就能够完全补偿回来。如果按风电场运营寿命20年来计算，风电场具有相当大的能量效率值。可见，风电对节约资源、保护环境的效益是十分显著的。另外，风电产业可以创造数量巨大的就业岗位，能够带动偏远山区的经济发展，其社会效益也是相当巨大的。
主要的风电技术与发展趋势
（1）水平轴风电机组技术。
因为水平轴风电机组具有风能转换效率高、转轴较短，在大型风电机组上更凸显了经济性等优点，使它成为世界风电发展的主流机型，并占有95%以上的市场份额。同期发展的垂直轴风电机组，因为转轴过长、风能转换效率不高，启动、停机和变桨困难等问题，目前市场份额很小、应用数量有限，但由于它的全风向对风和变速装置及发电机可以置于风轮下方（或地面）等优点，近年来，国际上的相关研究和开发也在不断进行并取得一定进展。
（2）风电机组单机容量持续增大，利用效率不断提高。
近年来，世界风电市场上风电机组的单机容量持续增大，世界主流机型已经从2000年的500~1000千瓦增加到2004年的2~3兆瓦，目前世界上运行的最大风电机组单机容量为5兆瓦，并已开始10兆瓦级风机的设计与研发。1997 年以前，兆瓦级风电机组的市场份额还不到10%，2001年则超过50%，2003年达到70.5%，2005年增至81％，2006 年高达87.5%（根据BTM－2006年世界风电市场统计报告）。由于风电机组桨叶增长，具有更大的捕捉风力的能力，再加上风机尤其是叶片的设计和制造中不断地采用新技术和新材料，既减轻了重量、降低了费用，又提高了效率。
（3）海上风电技术成为发展方向。
随着风力发电的迅速发展，欧洲陆上风电场的一些问题，如占用土地、影响自然景观、噪声、对周围居民生活带来不便等缺点逐渐显露出来。近年来，欧洲风电场建设已呈现逐步从陆上向近海发展的趋势。由于海上风电机组对噪声的要求较低，采用较高的叶尖速度可降低机舱的重量和成本。除对海上风电机组根据海上特点进行特别设计和制造外，对海上风电场的建设也做了很多工作，包括对海上风电场的风资源测试评估、风电场选址、基础设计及施工、风电机组安装等方面的深入研究，开发了专门的海上风资源测试设备，安装海上风电机组的海上安装平台和专门用于风电运输的海上安装运输船，并建设了一些海上示范型风电场，推动了海上风电技术的发展。但是，目前建设海上风电场的造价是陆地风电场的1.7~2倍，而发电量则是陆上风电场的1.4倍，所以其经济性仍不如陆地风电场。随着技术的不断发展，海上风电的成本会不断降低，其经济性也会逐渐凸显。
（4）变桨变速、功率调节技术得到广泛采用。
