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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(zhuǎn)換的電流可直接驅(qū)動洗衣機(jī)、冰箱、收音機(jī)、計算機(jī)等進(jìn)行工作；由太陽能燒開的熱水源源不斷供應(yīng)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(shí)現(xiàn)。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(dú)厚的優(yōu)勢使這里的每個角落都有光伏發(fā)電的應(yīng)用。

在這里，每個房屋就是一個集熱器。通過建筑設(shè)計把高效隔熱材料、透光材料、儲能材料等有機(jī)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(lán)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

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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切割堅硬的硅棒。

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

精密軸承，硅切片機(jī)的“硬核”

常見的硅切片機(jī)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?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。

另一種采用兩個背對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，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(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，鐵姆肯公司都能提供高品質(zhì)的產(chǎn)品，滿足單晶硅切片的高標(biāo)準(zhǔn)嚴(yán)要求，并且可以提供包括切斷、切方、磨削和切片在內(nèi)的硅片制造的全流程解決方案。目前，國內(nèi)領(lǐng)先的硅晶片切割設(shè)備已采用Timken精密軸承，并實(shí)現(xiàn)了優(yōu)異的性能。

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隨著環(huán)境問題日趨嚴(yán)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(chǔ)而關(guān)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。