1 引言
　　随着地球环境的逐步恶化和天然能源的慢慢枯竭，中国和世界都把节能、环保的绿色建材作为一个重要发展方向。其中太阳能光伏玻璃和建筑光伏一体化设计是一项重大产业，而真空玻璃则被认为是最有前景的隔热隔音的透明建筑材料，它们是建筑玻璃中最先进最前沿的两类代表。这些年，中国在该领域的研发生产投入超过数百亿元。如果这两类玻璃能够广泛应用于建筑领域，我国的能源紧缺和环境保护问题将会得到大大改善。将来的建筑墙体和屋顶自身可以发电，而且没有污染物排放；同时，真空玻璃的门窗幕墙等构件具有保温隔热性能，节约能源，达到节能环保的效果。因此，它们是最具吸引力和应用前景的建筑玻璃产品，也是当今世界最热门的绿色建材之一。然而，这些新概念的玻璃产品在应用中却屡屡出现事故。有些光伏玻璃在层合过程中就破裂，造成生产厂家的巨大损失。有的在保存或使用中发生自爆，或脱胶甚至炸裂，造成灾难事故。同样，真空玻璃也由于安全性原因难以广泛应用，真空玻璃长期受到大气压作用，使得内外表面很多地方存在拉应力，从而降低了玻璃的承载能力和耐久性。例如常规的真空玻璃的抗弯强度不到普通玻璃的一半，弯曲变形和边缘剪切应力也受到很大限制。显然，光伏玻璃、真空玻璃等节能环保功能型玻璃在建筑上应用的瓶颈主要是安全可靠性和耐久性问题。功能的退化导致节能环保效果的消失，而结构性能的不足则常引起人民生命财产的损失甚至灾难性后果。建筑玻璃的结构功能一体化是将上述新玻璃产品实用化的关键所在。
　　虽然我国的玻璃幕墙和建筑玻璃的用量已经超过全世界的二分之一，但是我们的建筑玻璃产品质量却落后于西方国家。在强调光伏发电或真空玻璃隔音隔热效果的同时，忽略了安全性和耐久性的设计和分析，以至于在最后的推广应用方面总是出现各种问题。为了在我国的节能建筑中尽快安全地使用这些绿色建材，必须引入已经走在前沿的欧美先进技术，结合我们自主知识产权，使建筑玻璃向节能、环保、安全、耐久综合性能跨进一大步。结构功能一体化研究也是当前国际上建筑光伏一体化（BIPV，BAPV）和真空玻璃实用化的一个势在必行的方向。
　　2 光伏玻璃结构功能一体化
　　随着社会和经济的飞速发展，能源的需求日益增大，传统的石油、煤炭能源日渐枯竭。可再生的水能、风能、太阳能等正在快速发展起来，尤其是太阳能，不受地理位置限制、具有取之不尽、用之不竭等优势。充分开发利用太阳能已经成为世界各国政府可持续发展的能源战略决策。光伏建筑一体化（BIPV，Building Integrated Photovoltaic）是将太阳能光伏发电板集成到建筑上，光伏器件在产生电能的同时还承担外围护结构的功能，如房顶、幕墙、外立面等。因此BIPV 是清洁能源产品与建筑完美结合的产物。在各国越来越重视太阳能光伏发电的大背景下， 我国与光电建筑一体化政策的出台及相应财政补助资金的实施，极大地推动了光电建筑一体化的应用。根据我国制定的光伏产业规划预测：到2020年光伏建筑并网发电量要占到光伏总发电量的62.5%。
　　光伏玻璃在国内外的应用非常广泛，典型的示范工程如日本Sanyo 太阳光电公司、德国柏林中央车站、上海世博园、北京奥运场馆、北京南站、首都博物馆、香港科学园等。2009 年3 月我国国家财政部颁布《太阳能光电建筑应用财政补助资金管理暂行办法》，重点针对光伏玻璃建筑功能一体化这一项目。国家财政上的大力扶持必将迅速提升我国光伏玻璃产业的开发速度，拓展这片被誉为光伏产业的新蓝海。国内最近几年在光伏玻璃的开发和生产方面发展迅猛，全国范围内新上了大量的光伏方面的生产线，包括单晶硅、多晶硅和非晶硅以及太阳能超白玻璃多个方面的生产，主要都是企业直接引进国外的生产线。在研究开发项目和创新技术方面，我们与发达国家相比还有较大差距，大部分TCO 膜玻璃还是进口日本等国产品。
　　光伏玻璃不仅要满足其作为一般光伏组件的电学、力学、安全等性能要求，而且要满足其作为建筑安全玻璃的特殊要求，作为幕墙玻璃时还要满足风压变形性能、雨水渗漏性能、空气渗透性能等要求。全世界的光伏玻璃结构大多是在光伏夹层玻璃和光伏中空玻璃的基础上单独使用或多项组合而成。虽然光伏玻璃产品具有巨大的潜在应用价值，但光伏玻璃在生产和工程应用中还有很多问题，例如转换效率低、成本高、不透明等。这里主要考虑结构安全问题，一些常见的结构失效包括如下几方面：钢化玻璃层合过程的自爆；非晶硅玻璃层合后沿导线的断裂；层间剪切应力的破坏和分层现象；作为顶棚玻璃受到日晒和积雪等环境载荷的性能退化、强度衰减；安装应力不均匀和作为建筑构件的老化和坠落风险。