1 引言
　　随著(zhe)地球環境的(de)逐步惡化(huà)和(hé)天然能源的(de)慢(màn)慢(màn)枯竭，中國和(hé)世界都把節能、環保的(de)綠色建材作爲一個(gè)重要發展方向。其中太陽能光(guāng)伏玻璃和(hé)建築光(guāng)伏一體化(huà)設計是一項重大(dà)産業，而真空玻璃則被認爲是最有前景的(de)隔熱(rè)隔音(yīn)的(de)透明(míng)建築材料，它們是建築玻璃中最先進最前沿的(de)兩類代表。這(zhè)些年，中國在該領域的(de)研發生産投入超過數百億元。如果這(zhè)兩類玻璃能夠廣泛應用(yòng)于建築領域，我國的(de)能源緊缺和(hé)環境保護問題将會得(de)到大(dà)大(dà)改善。将來(lái)的(de)建築牆體和(hé)屋頂自身可(kě)以發電，而且沒有污染物(wù)排放；同時(shí)，真空玻璃的(de)門窗(chuāng)幕牆等構件具有保溫隔熱(rè)性能，節約能源，達到節能環保的(de)效果。因此，它們是最具吸引力和(hé)應用(yòng)前景的(de)建築玻璃産品，也(yě)是當今世界最熱(rè)門的(de)綠色建材之一。然而，這(zhè)些新概念的(de)玻璃産品在應用(yòng)中卻屢屢出現事故。有些光(guāng)伏玻璃在層合過程中就破裂，造成生産廠家的(de)巨大(dà)損失。有的(de)在保存或使用(yòng)中發生自爆，或脫膠甚至炸裂，造成災難事故。同樣，真空玻璃也(yě)由于安全性原因難以廣泛應用(yòng)，真空玻璃長(cháng)期受到大(dà)氣壓作用(yòng)，使得(de)内外表面很多(duō)地方存在拉應力，從而降低了(le)玻璃的(de)承載能力和(hé)耐久性。例如常規的(de)真空玻璃的(de)抗彎強度不到普通(tōng)玻璃的(de)一半，彎曲變形和(hé)邊緣剪切應力也(yě)受到很大(dà)限制。顯然，光(guāng)伏玻璃、真空玻璃等節能環保功能型玻璃在建築上應用(yòng)的(de)瓶頸主要是安全可(kě)靠性和(hé)耐久性問題。功能的(de)退化(huà)導緻節能環保效果的(de)消失，而結構性能的(de)不足則常引起人(rén)民生命财産的(de)損失甚至災難性後果。建築玻璃的(de)結構功能一體化(huà)是将上述新玻璃産品實用(yòng)化(huà)的(de)關鍵所在。
　　雖然我國的(de)玻璃幕牆和(hé)建築玻璃的(de)用(yòng)量已經超過全世界的(de)二分(fēn)之一，但是我們的(de)建築玻璃産品質量卻落後于西方國家。在強調光(guāng)伏發電或真空玻璃隔音(yīn)隔熱(rè)效果的(de)同時(shí)，忽略了(le)安全性和(hé)耐久性的(de)設計和(hé)分(fēn)析，以至于在最後的(de)推廣應用(yòng)方面總是出現各種問題。爲了(le)在我國的(de)節能建築中盡快(kuài)安全地使用(yòng)這(zhè)些綠色建材，必須引入已經走在前沿的(de)歐美(měi)先進技術，結合我們自主知識産權，使建築玻璃向節能、環保、安全、耐久綜合性能跨進一大(dà)步。結構功能一體化(huà)研究也(yě)是當前國際上建築光(guāng)伏一體化(huà)（BIPV，BAPV）和(hé)真空玻璃實用(yòng)化(huà)的(de)一個(gè)勢在必行的(de)方向。
　　2 光(guāng)伏玻璃結構功能一體化(huà)
　　随著(zhe)社會和(hé)經濟的(de)飛(fēi)速發展，能源的(de)需求日益增大(dà)，傳統的(de)石油、煤炭能源日漸枯竭。可(kě)再生的(de)水(shuǐ)能、風能、太陽能等正在快(kuài)速發展起來(lái)，尤其是太陽能，不受地理(lǐ)位置限制、具有取之不盡、用(yòng)之不竭等優勢。充分(fēn)開發利用(yòng)太陽能已經成爲世界各國政府可(kě)持續發展的(de)能源戰略決策。光(guāng)伏建築一體化(huà)（BIPV，Building Integrated Photovoltaic）是将太陽能光(guāng)伏發電闆集成到建築上，光(guāng)伏器件在産生電能的(de)同時(shí)還(hái)承擔外圍護結構的(de)功能，如房(fáng)頂、幕牆、外立面等。因此BIPV 是清潔能源産品與建築完美(měi)結合的(de)産物(wù)。在各國越來(lái)越重視太陽能光(guāng)伏發電的(de)大(dà)背景下(xià)， 我國與光(guāng)電建築一體化(huà)政策的(de)出台及相應财政補助資金的(de)實施，極大(dà)地推動了(le)光(guāng)電建築一體化(huà)的(de)應用(yòng)。根據我國制定的(de)光(guāng)伏産業規劃預測：到2020年光(guāng)伏建築并網發電量要占到光(guāng)伏總發電量的(de)62.5%。
　　光(guāng)伏玻璃在國内外的(de)應用(yòng)非常廣泛，典型的(de)示範工程如日本Sanyo 太陽光(guāng)電公司、德國柏林(lín)中央車站、上海世博園、北(běi)京奧運場(chǎng)館、北(běi)京南(nán)站、首都博物(wù)館、香港科學園等。2009 年3 月(yuè)我國國家财政部頒布《太陽能光(guāng)電建築應用(yòng)财政補助資金管理(lǐ)暫行辦法》，重點針對(duì)光(guāng)伏玻璃建築功能一體化(huà)這(zhè)一項目。國家财政上的(de)大(dà)力扶持必将迅速提升我國光(guāng)伏玻璃産業的(de)開發速度，拓展這(zhè)片被譽爲光(guāng)伏産業的(de)新藍海。國内最近幾年在光(guāng)伏玻璃的(de)開發和(hé)生産方面發展迅猛，全國範圍内新上了(le)大(dà)量的(de)光(guāng)伏方面的(de)生産線，包括單晶矽、多(duō)晶矽和(hé)非晶矽以及太陽能超白玻璃多(duō)個(gè)方面的(de)生産，主要都是企業直接引進國外的(de)生産線。在研究開發項目和(hé)創新技術方面，我們與發達國家相比還(hái)有較大(dà)差距，大(dà)部分(fēn)TCO 膜玻璃還(hái)是進口日本等國産品。
　　光(guāng)伏玻璃不僅要滿足其作爲一般光(guāng)伏組件的(de)電學、力學、安全等性能要求，而且要滿足其作爲建築安全玻璃的(de)特殊要求，作爲幕牆玻璃時(shí)還(hái)要滿足風壓變形性能、雨(yǔ)水(shuǐ)滲漏性能、空氣滲透性能等要求。全世界的(de)光(guāng)伏玻璃結構大(dà)多(duō)是在光(guāng)伏夾層玻璃和(hé)光(guāng)伏中空玻璃的(de)基礎上單獨使用(yòng)或多(duō)項組合而成。雖然光(guāng)伏玻璃産品具有巨大(dà)的(de)潛在應用(yòng)價值，但光(guāng)伏玻璃在生産和(hé)工程應用(yòng)中還(hái)有很多(duō)問題，例如轉換效率低、成本高(gāo)、不透明(míng)等。這(zhè)裏主要考慮結構安全問題，一些常見的(de)結構失效包括如下(xià)幾方面：鋼化(huà)玻璃層合過程的(de)自爆；非晶矽玻璃層合後沿導線的(de)斷裂；層間剪切應力的(de)破壞和(hé)分(fēn)層現象；作爲頂棚玻璃受到日曬和(hé)積雪(xuě)等環境載荷的(de)性能退化(huà)、強度衰減；安裝應力不均勻和(hé)作爲建築構件的(de)老化(huà)和(hé)墜落風險。