近年來光伏技術(shù)進(jìn)步使得裝機(jī)成本不斷下行，這使得光伏發(fā)電性價(jià)比提升，全球平價(jià)市場正在逐步擴(kuò)大。根據(jù)IEA及PVInfoLink數(shù)據(jù)，2019年全球光伏新增裝機(jī)約為115GW，中國2019年光伏新增裝機(jī)30.1GW，位列全球第一。從技術(shù)升級(jí)的速度看，中國光伏產(chǎn)業(yè)當(dāng)之無愧的引領(lǐng)全球光伏行業(yè)的發(fā)展。從技術(shù)水平來看，我國光伏產(chǎn)業(yè)化技術(shù)處于全球先進(jìn)水平，前沿技術(shù)也開始加速布局，2019年在電池效率方面9次打破紀(jì)錄，2020年截止目前仍在創(chuàng)造各種記錄。

硅晶片，光伏發(fā)電的關(guān)鍵

光伏發(fā)電是利用太陽能電池吸收0.4μm～1.1μm波長(針對(duì)硅晶)的太陽光，將光能直接轉(zhuǎn)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(zhuǎn)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(dá)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(chǎn)的重要標(biāo)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(guān)鍵部分的硅晶片則是經(jīng)過切斷、切方、磨削和切片幾個(gè)工藝環(huán)節(jié)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(jī)的電機(jī)通過聯(lián)軸器驅(qū)動(dòng)主軸旋轉(zhuǎn)，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(zhuǎn)速高達(dá)2000到3000轉(zhuǎn)每分鐘，并且每分鐘正反轉(zhuǎn)一次，金剛線猶如一把鋸子快速的來回移動(dòng)切割堅(jiān)硬的硅棒。

單晶硅切片機(jī)原理及構(gòu)造

將比鋼還硬的硅棒同時(shí)切割成上千片厚度約0.2mm厚的硅晶片，切片機(jī)主軸在高速、頻繁正反運(yùn)轉(zhuǎn)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(yùn)轉(zhuǎn)以保證硅片的厚度均勻和表面質(zhì)量，精密可靠的軸承配置則顯得格外重要。

硅切片機(jī)主軸構(gòu)造

常見的硅切片機(jī)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(duì)背配置作為浮動(dòng)端。因?yàn)榍蜉S承具有優(yōu)異的轉(zhuǎn)速性能，在脂潤滑配合下即可達(dá)到較高的轉(zhuǎn)速。

另一種采用兩個(gè)背對(duì)背配置的單列圓錐滾子軸承。圓錐滾子軸承可以實(shí)現(xiàn)純滾動(dòng)，避免了過多滑動(dòng)摩擦生熱。配以優(yōu)秀的油潤滑及密封方案，一根主軸只需要兩個(gè)軸承即能滿足高承載高轉(zhuǎn)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(biāo)準(zhǔn)嚴(yán)要求，而大品牌軸承商在生產(chǎn)過程中包括切斷、切方、磨削和切片在內(nèi)的硅片制造的全流程都有相應(yīng)的技術(shù)與服務(wù)支持。