隨著地球環(huán)境的惡化和自然資源的慢慢枯竭，世界和我國都把使用節(jié)能、環(huán)保的綠色建材作為一個重要的發(fā)展方向。其中太陽能光伏玻璃和建筑光伏一體化設計是一項重大產(chǎn)業(yè)，而真空玻璃則被認為是zui有前景的隔熱隔音的透明建筑材料，它們是建筑玻璃中、zui前沿的兩類玻璃代表。近些年，我國在該領域用于研發(fā)生產(chǎn)的資金投入達數(shù)百億元。如果這兩類玻璃能廣泛應用于建筑領域，我國的能源緊缺和環(huán)境保護將會得到極大改善。雖然我國的玻璃幕墻和建筑玻璃的用量已經(jīng)超過*的1/2，但是我們的建筑玻璃產(chǎn)品質量卻落后于西方國家。我們在強調光伏發(fā)電或真空玻璃隔音隔熱效果的同時，往往忽略了建筑玻璃安全性和耐久性的設計和分析，以至于在zui后的推廣應用階段總是出現(xiàn)各種問題。為了在我國的節(jié)能建筑中盡快安全使用這些綠色建材，必須引入歐美前沿先進技術，結合我們自主知識產(chǎn)權，使建筑玻璃向節(jié)能、環(huán)保、安全、耐久綜合性能更進一步。建筑玻璃結構功能一體化研究也是當前建筑光伏一體化）真空玻璃實用化的一個勢在必行的方向。
    光伏玻璃結構功能一體化
    光伏建筑一體化（BIPV，BuildingIntegratedPhotovoltaic）是將太陽能光伏發(fā)電板集成到建筑上，光伏器件在產(chǎn)生電能的同時，還承擔外圍護結構的功能，如房頂、幕墻、外立面等。因此BIPV是清潔能源產(chǎn)品與建筑結合的產(chǎn)物。在各國越來越重視太陽能光伏發(fā)電的背景下，隨著我國光電建筑一體化政策的出臺及相應的財政補助資金的投入，極大推動了光電建筑一體化的應用。根據(jù)我國制定的光伏產(chǎn)業(yè)規(guī)劃預測，到2020 年光伏建筑并網(wǎng)發(fā)電量要占到光伏總發(fā)電量的62.5%。
    光伏玻璃在國內(nèi)外的應用非常廣泛，典型的示范工程如日本Sanyo 太陽光電公司、德國柏林*車站、上海世博園、北京奧運場館、北京南站、首都博物館、香港科學園等。2009 年3 月，我國*頒布《太陽能光電建筑應用財政補助資金管理暫行辦法》，辦法重點針對光伏玻璃建筑功能一體化項目。國家財政上的大力扶持必將迅速提升我國光伏玻璃產(chǎn)業(yè)的開發(fā)速度，以拓展這片被譽為光伏產(chǎn)業(yè)的新藍海。我國近幾年在光伏玻璃的開發(fā)和生產(chǎn)方面發(fā)展迅猛；全國范圍內(nèi)上了大量的光伏相關生產(chǎn)線，包括單晶硅、多晶硅和非晶硅以及太陽能超白玻璃多個方面的生產(chǎn)，主要都是企業(yè)直接引進國外的生產(chǎn)線。在研究開發(fā)項目和創(chuàng)新技術方面，我國與發(fā)達國家相比還有較大差距，大部分TCO 膜玻璃還是從日本等國進口。
    光伏玻璃不僅要滿足其作為一般光伏組件的電學、力學、安全等性能要求，而且要滿足其作為建筑安全玻璃的特殊要求，作為幕墻玻璃時還要滿足風壓變形、雨水滲漏、空氣滲透等性能要求。*的光伏玻璃結構大多是在光伏夾層玻璃和光伏中空玻璃的基礎上單獨使用或多項組合使用。雖然光伏玻璃產(chǎn)品具有巨大的潛在應用價值，但是光伏玻璃在生產(chǎn)和工程應用中還存在很多問題，例如轉換效率低、成本高、不透明等。但這里主要考慮結構安全問題，一些常見的結構失效包括如下幾方面：鋼化玻璃層合過程的自爆，非晶硅玻璃層合后沿導線的斷裂，層間剪切應力的破壞和分層現(xiàn)象，作為頂棚玻璃受到日曬和積雪等環(huán)境載荷的性能退化、強度衰減，安裝應力不均勻和作為建筑構件的老化和墜落風險。
    對于光伏中空玻璃來說，光伏電池板是置于中空玻璃腔體之中，在為外界負載產(chǎn)生電流供應的同時，其本身由于存在內(nèi)阻，也會出現(xiàn)發(fā)熱、升溫現(xiàn)象。一般在空氣流通的露天室外，其溫度可以達到50℃～80℃。對于晶體硅電池，由于存在熱斑效應，即局部電池片被遮擋時，在旁路二級管失效的情況下，該部分電池片就相當于一個電阻發(fā)熱使溫度急劇上升，有時局部溫度可達200℃，甚至使電池片燒毀。若晶體硅或非晶硅電池片位于中空玻璃腔體中，由于封閉空間沒有空氣可以流通降溫，腔體內(nèi)氣體會由于溫度升高而造成氣體體積膨脹；當沒有日照時，隨著溫度降低，腔體內(nèi)氣體也降溫收縮。因此，光伏中空玻璃始終處于高低溫熱循環(huán)的惡劣使用條件之下，其密封材料如硅酮膠、丁基膠、聚硫膠等的壽命大大縮短，造成中空玻璃密封失效甚至玻璃片本身炸裂。此外，在光伏中空玻璃電池片移位或外部拉動導線時，都容易從打孔處造成密封膠失效。
    由上可知，造成光伏玻璃組件失效的原因很多，與材料的品質、結構設計與安裝、受力、承載能力和服役環(huán)境等都有關系。具體來說，常見的失效原因有以下幾種：一是玻璃中含有的雜質和缺陷或玻璃風化，使玻璃強度下降；二是EVA，PVB 膠與玻璃黏結性能老化和退化，造成脫黏，脫膠等；三是環(huán)境腐蝕、高低溫熱循環(huán)以及中空密封層密封膠老化；四是光伏玻璃結構設計和安裝過程中存在部分缺陷。用鋼化玻璃作為光伏電池的蓋板時，合片過程中還時常會發(fā)生爆裂現(xiàn)象，這往往跟鋼化玻璃中含有微小雜質有關。光伏構件設計過程中既要考慮節(jié)能，又要考慮耐久性和安全性，安裝過程中若局部區(qū)域存在應力集中則整個構件存在安全隱患。
    光伏玻璃結構和強度方面的失效跟玻璃的脆性有較大關系，為了提高其安全可靠性，需要進行的相關研究包括：真空釜中層合壓力和鋼化度的優(yōu)化，夾層后的殘余應力分析和界面結合力檢測，光伏玻璃與建筑結構的安全配合設計，殘余應力分析與殘余壽命預測，BIPV 的無損在線檢測技術和儀器的研究，熱應力、動態(tài)性能與耐久性評價。