
近年來光伏技術進步使得裝機成本不斷下行,這使得光伏發電性價比提升,全球平價市場正在逐步擴大。根據IEA及PVInfoLink數據,2019年全球光伏新增裝機約為115GW,中國2019年光伏新增裝機30.1GW,位列全球第一。從技術升級的速度看,中國光伏產業當之無愧的引領全球光伏行業的發展。從技術水平來看,我國光伏產業化技術處于全球先進水平,前沿技術也開始加速布局,2019年在電池效率方面9次打破紀錄,2020年截止目前仍在創造各種記錄。
硅晶片,光伏發電的關鍵
光伏發電是利用太陽能電池吸收0.4μm~1.1μm波長(針對硅晶)的太陽光,將光能直接轉變成電能輸出的一種發電方式。太陽能電池一般由能量轉換效率較高的硅材料制成。

光伏硅晶片
硅材料的性能雖然好,但它的硬度可達摩氏7度,比鋼的硬度(5.5~6度)還高,因此難加工成為了硅晶片生產的重要標簽。

太陽能電池的制造流程
上圖展示了從硅粒子原材料硅錠,到硅晶片,然后組裝成太陽能電池板的全過程。關鍵部分的硅晶片則是經過切斷、切方、磨削和切片幾個工藝環節才能得到,這其中以切片工藝要求最高。
目前硅切片普遍采用線切割方法。它山之石,可以攻玉。線切割用的金剛線上粘附有硬度更高的金剛砂。切片機的電機通過聯軸器驅動主軸旋轉,切割輥上均布有上千根金剛線,兩端與兩套配置相同的主軸相連。主軸轉速高達2000到3000轉每分鐘,并且每分鐘正反轉一次,金剛線猶如一把鋸子快速的來回移動切割堅硬的硅棒。

單晶硅切片機原理及構造
將比鋼還硬的硅棒同時切割成上千片厚度約0.2mm厚的硅晶片,切片機主軸在高速、頻繁正反運轉的過程中伴隨著巨大的徑向載荷。在這種情況下,要讓主軸穩定可靠地精密運轉以保證硅片的厚度均勻和表面質量,精密可靠的軸承配置則顯得格外重要。

硅切片機主軸構造
常見的硅切片機主軸軸承配置一般有兩種方案。
一種是采用精密角接觸球軸承,即四列較大尺寸的精密角接觸球軸承作為固定端,兩列較小尺寸的精密角接觸球軸承背對背配置作為浮動端。因為球軸承具有優異的轉速性能,在脂潤滑配合下即可達到較高的轉速。

另一種采用兩個背對背配置的單列圓錐滾子軸承。圓錐滾子軸承可以實現純滾動,避免了過多滑動摩擦生熱。配以優秀的油潤滑及密封方案,一根主軸只需要兩個軸承即能滿足高承載高轉速的要求。


無論是精密角接觸球軸承還是精密圓錐滾子軸承,一般選用精密度較好的軸承來滿足單晶硅切片的高標準嚴要求,而大品牌軸承商在生產過程中包括切斷、切方、磨削和切片在內的硅片制造的全流程都有相應的技術與服務支持。