材料科学与工程系认知实习报告.doc

2014~2015学年第二学期认知实习报告
认知实习报告
一、 实习目的
1. 通过此次参观实习，对材料科学与工程系要有更深入的了解，明白材料系可能从事的工作。
2. 通过对生产线的参观，了解光伏产业工作流程以及玻璃的制备加工。
3. 通过参观分析测试中心以及教育部重点实验室，熟悉科学研究要使用的部分分析测试设备。
二、 实习时间
2015.6.24 8:40~17:00
2015.6.25 10:30~11:00 16:20~17:10
三、 实习地点及单位
海南英利新能源有限公司
海南中航特玻材料有限公司
海南大学分析测试中心
海南大学教育部重点实验室
四、 实习内容
1. 海南英利新能源有限公司
（1） 公司总体介绍
海南英利是中国英利在海南的分公司，是一家专业生产、销售太阳能光伏产品的高新技术企业。主导产品为多晶硅太阳能电池组件，已逐步成为带动海南省光伏产业发展的龙头企业。
（2） 基本工作流程
硅料
硅锭
硅片
电池
组件
光伏系统

经过有关负责人的介绍，我们了解到英利公司的硅料来自于海南本地石英砂，将硅料溶解结晶，可以得到多晶硅，也可以得到单晶硅，但成本较高，基本上以多晶硅为主。
据介绍，现目前光伏行业最高效率为百分之二十一点几，某些研究中心宣称自己通过改进可以达到百分之三四十，但只是停留在实验室阶段，并不能用在实际生产中。

图1 硅锭 图2 硅片 图3 电池

图4 组件
将溶解结晶后的硅锭，利用钢线将其切割成厚度为180μm的硅片，但由于纯净的硅是不导电的，于是我们需要对硅片制融、扩散掺杂，使其形成电子或者空穴，从而可以导电。再利用银铝浆进行印刷，主要是由于银铝的导电性能很好。当然，如果能找到比银铝浆性能更好的材料，那将是不小的突破。
由于硅片比较脆，很容易破碎，需将其放入双层玻璃中，此过程利用全自动机械手完成组装，节省人力。
组装完成的组件就可以进行销售，在大面积区域即可组成光伏系统发电，光伏发电利用太阳能，无污染，是迎合未来需要的新能源。
（3） 应用领域
从展示厅走过，印象最深的就是那在车顶装有太阳能电池板的小车和房顶布有太阳能电池板的别墅。
在炎热的夏天或者寒冷的冬天，当我们坐在汽车中，空调是必要的，而这块电池板可以帮助我们将太阳能转化为电能，提供空调使用。当然，我们认为最好的是可以将太阳能转化为车的动力。然而，这个现如今还不能做到，负责人说，“那就得靠你们了！”
在家庭别墅铺上光伏太阳能板，不仅可以提供自己家庭用电，当有多余的电力时，还可以通过双向电表并入国家电网，还能有所收入，不失为一种很好的节能方式。
2. 海南中航特玻材料有限公司
（1） 简单介绍
海南中航特玻立足海南，充分利用海南本地优质石英砂资源。中航特玻生产基地共有四条生产线：1号线生产电子薄片玻璃和汽车级玻璃，2号线生产超白浮法玻璃、超白太阳能TCO和在线LOW-E节能玻璃，3号线采用全氧燃烧技术生产在线LOW-E节能玻璃，4号线生产高强度航空玻璃。
中航特玻世界先进的全氧助燃和富氧助燃技术，大大减少了氮化物及烟尘排放。而且，利用熔窑余热发电，不仅可以供生产基地生产使用，甚至可以并入电网，实现了能源的多级利用。
（2） 玻璃生产线
首先，我们参观了石英砂原料均化库，石英砂作为生产玻璃最基本的原料，石英砂的品质对玻璃质量影响很大。均化库中，我们看到了两堆石英砂，很明显的颜色不同。据介绍，一边的纯度99.99%，适合生产普通玻璃；另一边的纯度更高，达99.9999%，用于生产超白玻璃。
在均化库中，我们还看到两台大型设备“门式耙料机”，原来由于进料时间、原料中含水量的不同等原因，可能会造成品质不均，利用耙料机以及下面的传送装置可以使不同批次的原料混合均匀。

图5 耙料机耙料过程中
接着，我们参观了一号生产线。刚进入熔窑，一阵热浪袭来，不过还能承受得住。
进去之后，我们看到了七个三角形的口，负责人告诉我们，那就是生产玻璃的七种原料的入料口，按顺序分别是硅砂、硅砂、纯碱、白云石、石灰石、碳粉和芒硝。

图6 原料入料口
将原料混合后，进入搅拌机进行搅拌，再进入熔窑熔融，熔融玻璃进入含有保护气体N2及H2的锡槽中，并漂浮在相对密度大的锡液表面上，在重力和表面张力的作用下，玻璃液在锡液面上铺开、摊平，形成上下表面平整的玻璃，再进行硬化、冷却后被引上过渡辊台。辊台的辊子转动 ，把玻璃带拉出锡槽进入退火窑，经退火、切裁，就得到玻璃，再根据不同规格分装。
由于熔窑的存在，室温较高，因此这些过程都是自动进行，只需要专业人员在中控室控制，定时查看工作流程是否正常即可。虽然我们没有进入中控室，但我们可以想到中控室中必然是要求严格的设置。
为了让熔窑中产生的高温得到高效利用，该流程的四条生产线都会流向余热发电装置，确保更高效地利用能量，达到节能减排的目标。

余热发电
搅拌
熔窑
锡槽
退火处理
精细切割
收片
硅砂
硅砂
纯碱
白云石
石灰石
碳粉
芒硝
原料库
原料库

图7 浮法玻璃生产线示意图

（3） 研发中心
在研发中心中，我们主要参观了一楼的各种加热分析测试设备。其中包括玻璃制备中使用到的各种烧结炉（温度能够达到生产线上的温度1650℃），分析内部性能时切割用到的金刚丝切割，以及后续打磨设备。还有一套模拟整个生产线的模拟装置，虽然没有亲自看见演示过程，但是大致了解到了装置就是模拟熔融玻璃在生产线中的流动过程，以更直观地了解整个过程。
最后，负责人在示意图前又系统地给我们讲解了一下整个过程，我们也提出了自己的一些疑问。例如，除了浮法制玻璃外，还有什么其他的玻璃工艺？于是，负责人给我们简要介绍了一下压延玻璃工艺。

图8 模拟装置 图9 烧结炉
3. 海南大学分析测试中心
（1） 电子显微镜（SEM和TEM）

图10 扫描电子显微镜 图11 透射电子显微镜
扫描电镜和透射电镜都是材料分析必备的设备，主要不同点就是扫描电镜观察材料表面，透射电镜可以透过表面观察内部结构。而且，透射电镜分辨率较扫描电镜高。
在扫描电镜室中，我们看到了已经做好的几张图，主要看到的是类似导管结构的材料，其中，有一张是双层管状结构，效果较好。透射电镜室中刚好有正在分析的人，据介绍，她们观察的是虾肌肉纤维。
（2） 波谱分析（核磁共振和X射线衍射）
据老师介绍，分析测试中心的核磁可以测量H谱、C谱、P谱和F谱四种谱，但由于能够测量的有限，如果需要测量像Si谱等其他谱需要送到其他测试部门测试。
X射线衍射仪使用必须注意，分析时，人一定要离开分析室，待分析完成才能进入。
（3） 红外分析和比表面积分析仪
红外分析主要是根据振动的不同确定不同的官能团，也就是根据红外光谱上吸收峰的位置及强度来判断官能团的种类。
比表面积分析仪也是材料专业必备的设备之一。对于多孔材料，分析其比表面积是很有必要的，比表面积分析仪是利用氮吸附，从而得出其比表面积。
（4） 色谱分析（气相、液相、凝胶、离子）
色谱分析主要用于分离、分析，气相、液相、凝胶和离子色谱是色谱分析的四种重要部分。
4. 海南大学教育部重点实验室
由于没有过多开放，了解并不是很多，但大多与分析测试中心类似。主要就是最后的真空烧结炉，老师详细地给我们讲解了真空烧结炉和管式炉的区别。
五、 实习体会

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