人類的活動、經濟的發展都離不開能源。我們對能源的需求遠遠超過以往時代,並且還在持續快速增長。石油、煤炭等化石燃料都是不可再生的,而且過度開發利用產生了當前的環境汙染問題。據某些科學家估計,地球上現存的化石能源很快就會消耗殆盡。「能源危機」 是人類當前面臨的最大挑戰,而新能源材料與器件就是破解「能源危機與環境問題」的一把金鑰匙。
我們採訪了華北電力大學可再生能源學院副院長李美成教授,請他帶領大家探索新能源材料與器件專業的來龍去脈。
新能源材料與器件是什麼?
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、製造的專業。這個專業是教育部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。
李美成教授說,新能源材料與器件專業的內涵就在於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,不是單純的矽,而是要形成一定的結構(如PN結等),並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。
新能源材料與器件專業學什麼?
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,其課程特色是複合型、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、儲能材料與製備技術、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。
該專業的就業前景怎樣?
合肥工業大學材料學院項宏發老師說,我國新能源材料與器件行業目前的發展勢頭良好,處於快速發展期。我國鋰電池產業近年來發展快速,特別是動力鋰電池的發展充分結合國家戰略需求,打破了日本一統天下的局面,成為世界第二生產大國。
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。本專業學生畢業後能勝任新能源材料設計與製備、能源器件設計與製造以及新能源技術開發等方面的技術與管理工作,並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複合型人才。畢業生適宜在新能源、新材料、新能源汽車、節能環保、高端裝備製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。
當然,畢業生也可以繼續深造。李美成教授建議畢業生能夠繼續深造,將來進入新能源的高端領域。這是個源頭創新的行業,中國必將產生全球領先的企業,對高端人才的需求會十分旺盛。當然,該專業畢業生也可以去新能源研究院等從事研究,或者選擇出國。
該專業學生考研時,可以考慮華北電力大學「可再生能源與清潔能源」博士學位授權點和碩士學位授權點,十分對口。另外,該專業學生考研時選擇較多的專業還有動力工程、電氣工程、電子科學與技術等。
院校報考指南
2010年,教育部首批公布同意設置該「國家戰略性新興產業」相關專業的高校有15所,其中包括華北電力大學、華東理工大學、東南大學、中南大學、電子科技大學、四川大學等。後續逐漸增加,目前全國開設該專業的高校共38所,各校的專業特色十分明顯。
李美成教授建議,有志於學習新能源材料與器件專業的學生,可以從以下幾個方面來選擇大學。第一,大學的傳統優勢領域和行業背景。同樣開設該專業,不同大學依託的學科背景是不一樣的。比如,中南大學該專業設在冶金科學與工程學院,有冶金背景;等等。第二,大學所在的地域。考慮到離家遠近、生活習慣、就業需求等因素,地域也是很多學生關心的問題。比如,北方的學生可以考慮北京等地的大學,南方的學生可以考慮上海等地的大學。
考生還要注意的是,該專業是一個工科專業,考生要對能源、電子、物理、化學等學科感興趣。另外,該專業偏實驗科學,對動手能力要求較高。例如,某高校的實踐環節包括太陽電池的製備與測試實訓、LED製備實訓、電工電子實訓、儲能材料製備實訓等。
除了開設新能源材料與器件專業的大學外,某些其他大學也進行相關領域的研究。如清華大學電力、材料、化學等院系,北京大學工學院,北京航空航天大學的化工與環境學院,等等。考生可以向有關院校進行諮詢。