材料科学与工程认识实习报告

实习内容：参观，认识。

实习时间：2011年8月29日——2011年9月1日

报告撰写：

8月29，30日在老师的带领下我们参观了xxxxx。通过参观和技术人员的讲解，我了解到两个公司有着很多相近的地方，但也有各自不同的地方。

xxxx是一家有十多年历史的高新技术企业，致力于真空镀膜设备及关键组件的技术开发和产品制造。并且陆续推出各类镀膜系统及关键组件。

xxxxxx经过50多年对真空技术的探索，通过与全国多所大专院校、研究院所进行的多次合作开发，以及公司研发人员不断的创新与研发，北仪创新公司始终站在中国真空行业的前沿，在真空测量技术、真空获得技术、光学多层全自动镀膜技术、通用磁控溅射及多靶磁控溅射技术（DC、MC、RF溅射技术）以及PECVD技术等方面处于国内领先，并有多项科研成果获得国家专利。近年来，为多个院校、研究院所开发制造多台用于研究薄膜太阳能电池的实验室设备。在拥有成熟的真空技术的基础上，2006年北仪创新公司研制成功了国内首条自行设计制造的非晶硅薄膜太阳能电池生产线，其核心是采用单室多片大面积PECVD 沉积技术，用于生产大型玻璃光电模板一次完成多片数十平方米的双节非晶硅薄膜的沉积在xxx我们参观了真空镀膜装配车间，了解了磁控溅射，真空镀膜装置的设计，装配等流程并且了解了设备的使用镀膜工艺。还参观了镀膜装置控制单元设计，装配车间，并参观薄膜的测试表征实验室。了解了薄膜材料的分析测试方法。磁控溅射是一种常用的成膜方法，其主要特点是：1 可以方便的制取高熔点物质的薄膜。2，在很大面积上可以制取均匀的薄膜。3,在电场和磁场的控制下，溅射出的靶材原子具有很好的方向性，可以节约靶材。4，溅射手段灵活，适合多种材料，多种结构薄膜的制备。磁控溅射是在真空室中利用低压气体辉光放电现象，使处于等离子状态下的离子轰击靶表面，并利用环状磁场控制辉光放电，使溅射出的粒子沉积在基片上。镀膜要在真空条件下进行因为在真空条件下由于气体稀薄，分子之间或分子与其他质点之间碰撞次数减少，分子在一定时间内碰撞于固体表面上的次数亦相对减少这导致其有一系列新的物化特征，诸如热传导与对流小，氧化作用少，气体污染小气化点低高真空的绝缘性能好等。用来获得真空的设备称为真空泵有机械泵和扩散泵。测量真空度的装置成为真空计，根据气体产生的压强气体的粘滞性，动量转换率，导热率，电离等原理可以制成各种真空计。

在xxx我们了解到了公司的历史和现状，对公司的发展有了一个整体的认识。也了解了一些实际装置的装配过程，实际真空镀膜装置等。还有相关的技术人员讲述了设备的工作原理，控制系统，应用领域等。还了解了薄膜太阳能电池的生产工艺流程。

薄膜太阳电池可以使用在价格低廉的玻璃、塑料、陶瓷、石墨，金属片等不同材料当基板来制造，形成可产生电压的薄膜厚度仅需数μm，目前转换效率最高以可达13%。薄膜电池太阳电池除了平面之外，也因为具有可挠性可以制作成非平面构造其应用范围大，可与建筑物结合或是变成建筑体的一部份，应用非常广泛。非晶硅薄膜太阳电池的生产线主要包括如下设备：导电玻璃磨边设备，导电玻璃清洗设备，大型非晶硅薄膜PECVD生产设备，红外激光、绿激光刻线设备，大型磁控溅射生产设备，组件测试设备。工艺流程如图：

在制作电池过程中最重要的就是PECVD非晶硅膜系沉积。PECVD是指借助微波或射频等使含有薄膜组成原子的气体电离，在局部形成等离子体，而等离子化学活性很强，很容易发生反应，在基片上沉积出所期望的薄膜。为了使化学反应能在较低的温度下进行，利用了等离子体的活性来促进反应，因而这种CVD称为等离子体增强化学气相沉积。目前太阳能电池分多晶硅电池、单晶硅电池和非晶硅电池。多晶硅电池的效率较单晶硅低，但因制程步骤较简单，成本亦低廉，较单晶硅电池便宜20\%，因此一些低功率的电力应用系统均采用多晶硅太阳电池。非晶硅对可见光的吸收比晶体硅的要强，价格便宜, 高温性能好，能量回收周期短, 由于上述这些优势,令薄膜硅电池在民用领域具有广阔的应用前景，如光伏建筑一体化、大规模低成本发电站、太阳能照明光源。由于非晶硅薄膜电池的良好前景，包括Sharp、Q-Cells、无锡尚德等在内的诸多企业正大规模进入非晶硅薄膜太阳能电池领域，整个行业的统计数字不断翻新。

在8月31日我们去参观了xxxx，参观了热处理车间，参观了多种大型设备，井式渗碳炉，大的吊具，还有氮化炉，真空渗碳炉，摆钟式冲击试验机，金相试样切割机。了解了材料性能表征的手段和设备。热处理是对固态金属或合金采用适当方式加热、保温和冷却，以获得所需要的组织结构与性能的加工方法。常用的热处理工艺的手段有：退火、正火、淬火、回火。淬火是指将钢件加热到奥氏体化温度并保持一定时间，然后以大于临界冷却速度冷却，以获得非扩散型转变组织，如马氏体、贝氏体和奥氏体等的热处理工艺。淬火的目的是使过冷奥氏体进行马氏体或贝氏体转变，得到马氏体或下贝氏体组织，然后配合以不同温度的回火，以大幅提高钢的强度、硬度、耐磨性、疲劳强度以及韧性等，从而满足各种机械零件和工具的不同使用要求。也可以通过淬火满足某些特种钢材的铁磁性、耐蚀性等特殊的物理、化学性能。还了解了渗氮设备，原理，工艺。

渗氮是在一定温度下一定介质中使氮原子渗入工件表层的化学热处理工艺。常见有液体渗

氮、气体渗氮、离子渗氮。传统的气体渗氮是把工件放入密封容器中，通以流动的氨气并加

热，保温较长时间后，氨气热分解产生活性氮原子，不断吸附到工件表面，并扩散渗入工件表层内，从而改变表层的化学成分和组织，获得优良的表面性能。如果在渗氮过程中同时渗入碳以促进氮的扩散，则称为氮碳共渗。常用的是气体渗氮和离子渗氮。还参观了材料检验实验室。了解了多种显微设备，还观察了几种材料的组织。通过实际的观察更了解了之前在课本上学习的知识了。还有多种硬度测试的仪器，并观察了拉伸实验后的材料。