新能源是現(xiàn)階段發(fā)展比較集中的一個領(lǐng)域，每年報考新能源相關(guān)的報考熱度也是比較高的!!!本期，伊頓教育一對一輔導小編就為大家詳細介紹一下新能源材料與器件，看看新能源材料與器件到底研究哪些東西，本科階段需要學習什么?

　　新能源材料與器件是什么?

　　大家較近可能都被董明珠投資某新能源公司的消息“刷屏”了。該公司的技術(shù)是“鈦酸鋰負極電池”，而電池技術(shù)是決定電動車成敗的重要因素。這是新能源材料與器件的一個好例子。

　　所謂新能源，是指區(qū)別于煤、石油、天然氣以及大中型水電等常規(guī)能源，尚未大規(guī)模利用、正在積極研究開發(fā)的能源。比如，太陽能、風能、現(xiàn)代生物質(zhì)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(xiàn)這些新能源轉(zhuǎn)化和利用以及發(fā)展新能源技術(shù)過程中所使用的關(guān)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(zhì)能材料、風能材料、級電容器、核能材料等。

　　新能源材料與器件就是研究開發(fā)新能源轉(zhuǎn)化、利用的關(guān)鍵材料及其器件設(shè)計、制造的。這個是教育部2010年首批增設(shè)的戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)相關(guān)，是工學門類材料類中較年輕的之一。

　　李美成教授說，新能源材料與器件的內(nèi)涵就在于新能源材料與器件的一體化。與傳統(tǒng)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(jié)構(gòu)和功能特性的。像太陽能電池板的材料，不是單純的硅，而是要形成的結(jié)構(gòu)(如PN結(jié)等)，并能實現(xiàn)光電轉(zhuǎn)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(jié)合起來。也就是說，該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(shù)的發(fā)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(yōu)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，較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(lǐng)域中的一小塊內(nèi)容。

　　新能源材料與器件研究的領(lǐng)域有哪些?

　　李美成教授說，新能源材料與器件目前比較活躍的研究領(lǐng)域有：

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

　　二、能量的捕獲與存儲。2016年11月，李克強總理主持召開能源委員會會議，審議通過了《能源發(fā)展“十三五”規(guī)劃》。李克強提出，要集中力量在可再生能源開發(fā)利用，特別是新能源并網(wǎng)技術(shù)和儲能、微網(wǎng)技術(shù)上取得沖刺，建設(shè)“互聯(lián)網(wǎng)+”智慧能源，提升電網(wǎng)系統(tǒng)調(diào)節(jié)能力，增加新能源消納能力，發(fā)展先進節(jié)能技術(shù)，選擇能源科技競爭制高點。2016年，能源局在范圍內(nèi)首次批準建設(shè)大型化學儲能示范項目，還針對大容量級電容儲能技術(shù)等提出了具體的創(chuàng)新目標。儲能技術(shù)將是未來五年研究的重點之一。另外，風力發(fā)電機葉輪的表面涂層(具有防腐等性能)、燃料電池等，都是新能源材料與器件研究的領(lǐng)域。

　　三、綜合能源系統(tǒng)中的傳感器。這是李美成教授較近認識到新能源材料與器件能夠廣泛應用的另一個領(lǐng)域。在電力體制改革持續(xù)深化的背景下，傳統(tǒng)電網(wǎng)的改造、綜合能源系統(tǒng)的建設(shè)已是大勢所趨，但其中還缺少關(guān)鍵的節(jié)點，或者說互通的開關(guān)。接入能源系統(tǒng)的能源越來越復雜，這就需要進行智能調(diào)配。而目前的電網(wǎng)，還缺少“眼睛”和“耳朵”，無法迅速、準確地調(diào)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的用武之地。很可能某一種新能源材料的運用，就會引發(fā)一場巨大的革新。

　　新能源材料與器件學什么?

　　2012年7月，華北電力大學主辦了新能源材料與器件建設(shè)第三次研討會。三十多所高校新能源材料與器件的負責人、新能源企業(yè)和行業(yè)協(xié)會代表、新能源出版單位等，共70余人參加。清華大學倪維斗院士對新能源領(lǐng)域的發(fā)展和人才需求發(fā)表講話。他指出，新能源行業(yè)發(fā)展要走踏實之路，新能源的院校要立足自身特色，克服發(fā)展瓶頸，為新能源建設(shè)出力。中國可再生能源學會光伏專委會副主任、秘書長吳達成在會中指出，新能源人才培養(yǎng)應加強普遍人才的基礎(chǔ)教育、師資的合理引進、加強交流和聯(lián)合辦學。

　　各高校新能源材料與器件的背景有很大不同，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、交叉性強。李美成教授說，新能源材料與器件涉及以下三個方面的內(nèi)容：物理、化學機理是基礎(chǔ)，材料是主體，器件是材料的性能體現(xiàn)。各高校應結(jié)合學校自身特色，通過合理的課程設(shè)置使三者有機結(jié)合。

　　主要課程設(shè)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(shù)、材料分析與測試方法、能量轉(zhuǎn)換與應用、先進節(jié)能技術(shù)、太陽能電池原理與工藝、鋰離子電池原理與工藝、能源系統(tǒng)的集成設(shè)計、世界新能源發(fā)展態(tài)勢系列講座等。