軸承與光伏發(fā)電
2019-09-12 （來源：鐵姆肯公司Timken）
作為清潔能源的代表之一，光伏發(fā)電為人類的綠色生活提供了無盡的暢想——每天伴隨著太陽升起，太陽能轉換的電流可直接驅動洗衣機、冰箱、收音機、計算機等進行工作；由太陽能燒開的熱水源源不斷供應浴室、廚房；若在陰雨天，人們則可使用蓄能器中儲存的太陽能。
而這一切正在德國弗萊堡得以實現。弗萊堡是德國日照最充足的城市，年平均日照時間超過1800個小時，年平均太陽輻射量為1115千瓦每平方米。得天獨厚的優(yōu)勢使這里的每個角落都有光伏發(fā)電的應用。
在這里，每個房屋就是一個集熱器。通過建筑設計把高效隔熱材料、透光材料、儲能材料等有機地集成在一起，使房屋盡可能多地吸收并保存太陽能為人們所用。
這里不再依靠集中化、高能耗、高污染的傳統(tǒng)化石能源，取而代之的是一塊塊投映藍天的分布式光伏電站與郁郁蔥蔥的植被融為一體。
弗萊堡的屋頂光伏發(fā)電
硅晶片，光伏發(fā)電的關鍵
光伏發(fā)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(fā)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(huán)節(jié)才能得到，這其中以切片工藝要求。
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(lián)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(wěn)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
精密軸承，硅切片機的“硬核”
常見的硅切片機主軸軸承配置有兩種方案。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(yōu)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。配以鐵姆肯公司優(yōu)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，鐵姆肯公司都能提供高品質的產品，滿足單晶硅切片的高標準嚴要求，并且可以提供包括切斷、切方、磨削和切片在內的硅片制造的全流程解決方案。目前，國內的硅晶片切割設備已采用Timken精密軸承，并實現了優(yōu)異的性能。
隨著環(huán)境問題日趨嚴峻，傳統(tǒng)能源的使用逐漸受到限制，對新能源的開發(fā)利用日趨緊迫。軸承作為基礎而關鍵的零部件不但在傳統(tǒng)行業(yè)中發(fā)揮中堅作用，亦可在光伏發(fā)電等新興行業(yè)中助其一臂之力。
