專業解析

新能源材料與器件是什么?

所謂新能源，是指區別于煤、石油、天然氣以及大中型水電等常規能源，尚未大規模利用、正在積極研究開發的能源。比如，太陽能、風能、現代生物質能、地熱能、海洋能以及氫能等都屬于新能源。而新能源材料就是實現這些新能源轉化和利用以及發展新能源技術過程中所使用的關鍵材料。

目前，研究得較多的、相對成熟的新能源材料主要是太陽能電池材料、動力電池材料、燃料電池材料、生物質能材料、風能材料、超級電容器、核能材料等。

新能源材料與器件專業就是研究開發新能源轉化、利用的關鍵材料及其器件設計、制造的專業。這個專業是教育部2010年首批增設的國家戰略性新興產業相關專業，是工學門類材料類中最年輕的專業之一。

新能源材料與器件專業的內涵就在于新能源材料與器件的一體化。與傳統的材料(如合金材料)不同，新能源材料不是簡單的材料，而是有結構和功能特性的。像太陽能電池板的核心材料，不是單純的硅，而是要形成一定的結構(如PN結等)，并能實現光電轉化功能。因此，新能源材料與器件研究的不僅是材料或元器件，而是要把兩者結合起來。也就是說，該專業研究的重點是如何打通新能源材料和器件之間的斷層。

還拿電動汽車做例子，動力電池技術的發展可謂日新月異。比如，鈦酸鋰負極電池具有快充性能、長壽命、高安全性等優點，缺點是能量密度低、價格高，適用于公交車使用。但是，近來碳負極的快充電池進步很快，其能量密度高、成本低，有望替代鈦酸鋰負極電池。無論是哪種電池，其材料和器件都是密不可分的，最終都要把材料做成電池。當然，這只是新能源材料與器件研究領域中的一小塊內容。

新能源材料與器件研究的領域有哪些?

新能源材料與器件專業目前比較活躍的研究領域有：

一、能量的轉換過程。比如，光能轉化為電能，光能轉化為熱能，光能轉化為化學能，風能轉化為電能，生物質能轉化為電能，等等。比如，太陽能電池就是把光能轉化為電能，人工光合作用是把光能轉化為化學能。

三、綜合能源系統中的傳感器。這是李美成教授最近認識到新能源材料與器件能夠廣泛應用的另一個領域。在電力體制改革持續深化的背景下，傳統電網的改造、綜合能源系統的建設已是大勢所趨，但其中還缺少關鍵的節點，或者說互通的開關。接入能源系統的能源越來越復雜，這就需要進行智能調配。而目前的電網，還缺少“眼睛”和“耳朵”，無法迅速、準確地調配能量。這些“眼睛”和“耳朵”，即傳感器，恰恰是新能源材料與器件專業的用武之地。很可能某一種新能源材料的運用，就會引發一場巨大的革新。

新能源材料與器件學什么?

各高校新能源材料與器件專業的背景有很大不同，所以課程也各具特色。以華北電力大學為例，其課程特色是復合型、專業交叉性強。李美成教授說，新能源材料與器件專業涉及以下三個方面的內容：物理、化學機理是基礎，材料是主體，器件是材料的性能體現。各高校應結合學校自身專業特色，通過合理的課程設置使三者有機結合。

主要課程設置：(綜合各校情況)

固體物理、物理化學、材料化學與物理、能源電化學、電源工藝學、半導體物理與器件、儲能材料與制備技術、材料分析與測試方法、能量轉換與應用、先進節能技術、太陽能電池原理與工藝、鋰離子電池原理與工藝、能源系統的集成設計、世界新能源發展態勢系列講座等。

與新能源科學與工程專業的區別

這兩個專業都屬于工學門類，但新能源材料與器件專業屬于材料類，新能源科學與工程屬于能源動力類。新能源科學與工程面向新能源產業，其學科交叉性強、專業跨度大，學科基礎來自于多個理科和工科，與物理、化學、材料、機械、電子、信息、軟件、經濟等諸多專業密切相關。各高校根據社會需求和自身已有專業積累，設立了各具特色的新能源科學與工程專業，培養目標、課程設置、專業方向等都有較大差別。詳見《新能源 新動力》。

專業與就業

涉及領域廣、新增就業崗位多

2017年1月5日，國家能源局發布《能源發展“十三五”規劃》和《可再生能源發展“十三五”規劃》，要求“十三五”期間非化石能源消費比重提高到15%以上。到2020年，水電裝機達3.8億千瓦(含抽水蓄能電站0.4億千瓦)、風電裝機2.1億千瓦以上、太陽能發電裝機1.1億千瓦以上、生物質能發電裝機1500萬千瓦、地熱供暖利用總量達4200萬噸標準煤。

可再生能源中就包括風能、太陽能和生物質能等新能源。該產業涉及領域廣，可有力帶動相關產業發展，可大幅增加新增就業崗位，也是實現脫貧攻堅的重要措施，對宏觀經濟發展產生積極影響，更是實現經濟發展方式轉變的重要推動力。2020 年，全國可再生能源部門就業人數超過 1300 萬，其中“十三五”時期新增就業人數超過300萬。

在國家戰略大力支持的背景下，新能源材料與器件專業畢業生的發展前景十分廣闊。本專業學生畢業后能勝任新能源材料設計與制備、能源器件設計與制造以及新能源技術開發等方面的技術與管理工作，并能從事相關領域的技術開發和管理等專業技術工作，成為富有創新精神的高素質復合型人才。畢業生適宜在新能源、新材料、新能源汽車、節能環保、高端裝備制造等國家戰略性新興產業領域以及電力、航天航空、信息、交通等領域的研究機構、企事業單位從事研究、技術開發、工藝和器件設計及相關管理工作。

新能源材料與器件專業畢業生可謂是趕上了潮流，大有可為。

來源：網絡

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