人类活动和经济发展离不开能源。我们对能源的需求远远超过过去，而且还在继续快速增长。石油、煤炭等化石燃料是不可再生的，过度开采造成了目前的环境污染问题。据一些科学家估计，地球上现有的化石能源将很快耗尽。“能源危机”是人类目前面临的最大挑战，新能源材料和器件是解决“能源危机和环境问题”的一把金钥匙。我们采访了华北电力大学可再生能源学院副院长李美成教授，请他带领我们探讨新能源材料与器件的来龙去脉。
最近大家可能都被董明珠投资新能源公司的新闻“刷屏”了。公司的核心技术是“钛酸锂电池”，电池技术是决定电动车成败的重要因素。这是新能源材料和器件的一个很好的例子。
所谓新能源，是指不同于煤炭、石油、天然气、大中型水电等常规能源，但尚未大规模使用，正在积极研发的能源。比如太阳能、风能、现代生物质能、地热能、海洋能、氢能都是新能源。而新能源材料是实现这些新能源的转化利用和发展新能源技术过程中使用的关键材料。
目前比较成熟的新能源材料主要有太阳能电池材料、动力电池材料、燃料电池材料、生物质能材料、风能材料、超级电容器、核能材料等。
新能源材料与器件专业是研究开发新能源转化利用的关键材料及其器件的设计与制造的专业。该专业是教育部2010年新增的首批国家战略性新兴产业相关专业，是工程材料专业中最年轻的专业之一。
李美成教授表示，新能源材料与器件专业的内涵在于新能源材料与器件的集成。与传统材料不同，新能源材料不是简单的材料，而是具有结构和功能特性。和太阳能电池板的核心材料一样，不是纯硅，而是某种可以实现光电转换的结构。因此，新能源材料和器件的研究不仅仅是关于材料或成分，更是关于两者的结合。也就是说，主要研究集中在如何突破新能源材料与器件之间的断层。
以电动汽车为例。动力电池技术的发展日新月异。比如钛酸锂负极电池，它的优点是充电性能快，寿命长，安全性高，但缺点是能量密度低，价格高，所以适用于公交车。但最近碳阳极快充电池进展很快，能量密度高，成本低，有望取代钛酸锂阳极电池。不管是哪种电池，它的材料和器件都是密不可分的，最终都要把材料做成电池。当然，这只是新能源材料与器件研究领域的一小部分内容。
新能源材料与器件研究的领域有哪些？李美成教授表示，新能源材料与器件专业目前活跃的研究领域有:
第一，能量转换的过程。比如光能转化为电能，光能转化为热能，光能转化为化学能，风能转化为电能，生物质能转化为电能等等。比如太阳能电池把光能转化为电能，人工光合作用把光能转化为化学能。
第二，能量的捕获和储存。2016年11月，李克强总理主持召开国家能源委员会会议，审议通过了《能源发展“十三五”规划》。李克强提出，要集中力量开发利用可再生能源，特别是突破新能源并网技术、储能和微网技术，全面建设“互联网+”智慧能源，提高电网系统调控能力，增加新能源消纳能力，发展先进高效节能技术，抢占能源科技竞争制高点。2016年，国家能源局在全国范围内首次批准建设国家级大型化学储能示范工程，也对大容量超级电容器储能技术提出了具体的创新目标。储能技术将是未来五年的研究重点之一。此外，风力涡轮机叶轮、燃料电池等的表面涂层。都是新能源材料和器件的研究领域。
三。综合能源系统中的传感器。这是李美成教授最近意识到新能源材料和器件可以广泛应用的另一个领域。在电力体制改革不断深化的背景下，改造传统电网，建设综合能源体系是大势所趋，但关键节点，或者说互通开关，仍然缺乏。能源系统接入的能源越来越复杂，需要智能分配。然而，目前的电网仍然缺乏“眼睛”和“耳朵”，无法快速准确地分配能量。这些“眼睛”和“耳朵”，也就是传感器，恰恰是新能源材料和器件的特长所在。有可能某一种新能源材料的应用会引发一场巨大的革新。
新能源材料与器件学什么？2012年7月，华北电力大学主办了第三届全国新能源材料与器件建设研讨会。来自全国30余所高校的新能源材料与器件专业负责人、新能源企业和行业协会代表、新能源出版单位代表等70余人参加了会议。倪院士就新能源发展与人才需求发表演讲。他指出，发展新能源产业要脚踏实地，专门从事新能源的高校要立足自身特色，克服发展瓶颈，为新能源建设贡献力量。中国可再生能源学会光伏专委会副主任兼秘书长吴大成在会上指出，新能源人才培养要加强通才基础教育，合理引进师资，加强交流，联合办学。
各高校新能源材料与器件专业背景差异很大，课程也各有特色。以华北电力大学为例，其课程设置具有复合型、跨专业强的特点。李美成教授表示，新能源材料与器件专业涉及以下三个方面:物理化学机理是基础，材料是主体，器件是材料的性能体现。高校要结合自身专业特点，通过合理的课程设置，将二者有机结合。
主要课程:
固体物理、物理化学、材料化学与物理、能源电化学、电源技术、半导体物理与器件、储能材料与制备技术、材料分析与测试方法、能量转换与应用、先进节能技术、太阳能电池原理与技术、锂离子电池原理与技术、能源系统集成设计、世界新能源发展形势系列讲座等。
与新能源科学与工程专业的区别这两个专业属于工科类，但是新能源材料与器件专业属于材料类，新能源科学与工程属于能源动力类。新能源科学与工程面向新能源行业，跨学科性强，专业跨度广。学科基础来源于许多理工科学科，与物理、化学、材料、机械、电子、信息、软件、经济学等许多专业密切相关。各高校根据社会需求和自身已有的专业积累，开设了各自的新能源科学与工程专业，在培养目标、课程设置、专业方向等方面都有较大差异。详见新能源新动力。
涉及领域广、新增就业岗位多合肥工业大学材料学院向洪发老师表示，我国新能源材料及器件产业发展势头良好，正处于快速发展期。中国锂电池行业近年来发展迅速。特别是动力锂电池的发展与国家战略需求充分结合，打破了日本独霸全球的局面，成为世界第二大生产国。我国自主研发的锰酸钴镍锂成本仅为钴酸锂的一半，高温稳定性大大提高。改性天然石墨球负极材料已经开发并投入批量生产。近年来，我国太阳能电池发展迅速，纳米晶太阳能电池材料研究取得重要进展，预计成本为0.5-1美元/pW。如果效率达到5%，性价比将超过非晶硅，具有很强的市场竞争力，成为值得关注的新型太阳能电池。
2017年1月5日，国家能源局发布《能源发展“十三五”规划》和《可再生能源发展“十三五”规划》，要求“十三五”期间非化石能源消费比重提高到15%以上。到2020年，水电装机达到3.8亿千瓦，风电装机超过2.1亿千瓦，太阳能发电装机超过1.1亿千瓦，生物质能发电装机达到1500万千瓦，地热采暖总利用达到4200万吨标准煤。
可再生能源包括风能、太阳能、生物质能等新能源。这一产业涉及领域广泛，能够有效带动相关产业发展，大幅增加新增就业岗位，也是实现脱贫的重要举措，对宏观经济发展具有积极影响，也是实现经济发展方式转变的重要动力。2020年，我国可再生能源领域就业人数超过1300万，其中“十三五”期间新增就业人数超过300万。
在国家战略的大力支持下，新能源材料与器件专业的毕业生前景光明。本专业毕业后可胜任新能源材料设计与制备、能源器件设计与制造、新能源技术开发等方面的技术和管理工作。，并从事相关领域的技术开发和管理，成为具有创新精神的高素质复合型人才。毕业生适合在新能源、新材料、新能源汽车、节能环保、高端装备制造等国家战略性新兴产业和电力、航空航天空、信息、交通等领域的科研机构、企事业单位从事研究、技术开发、工艺和装置设计及相关管理工作。
新能源材料与器件专业的毕业生能赶上潮流，前途一片光明。
建议毕业生继续深造以华北电力大学为例。这所大学的新能源材料与器件专业每年只招收一个班。2015届毕业生26人，其中出国3人，读研8人，就业15人，就业率96.15%，升学率42.31%。2016届毕业生27人，其中研究生10人，就业17人，就业率96.3%，升学率37%。2017届毕业生的就业工作仍在进行中。目前，所有出国和考研的学生都已签约，就业形势持续向好。具体去向包括电力系统、中电投、中能、北京新能源公司等大型国企，以及民营新能源公司。
李美成教授建议毕业生可以继续深造，将来进入新能源高端领域。这是一个创新的行业，中国必然会产生世界领先的企业，对高端人才的需求会非常旺盛。当然，这个专业的毕业生也可以去新能源研究院做研究，或者选择出国。
这个专业在考研时可以考虑华北电力大学“可再生能源与清洁能源”的博士学位授权点和硕士学位授权点，非常对应。此外，本专业学生考研选择专业较多，如电力工程、电气工程、电子科学与技术等。
2010年，教育部公布了首批同意设立“国家战略性新兴产业”的15所高校，包括华北电力大学、华东理工大学、东南大学、中南大学、电子科技大学、四川大学等。逐步增加，目前，全国共有38所高校开设该专业。各个学校的专业特色非常明显。
比如华北电力大学的新能源材料与器件专业，特点是纯新能源血统，不受传统背景影响。专业的师资队伍也是一大亮点。教师来自能源与动力工程、电气工程、化学、物理、材料等不同学科。，并组成一个复合团队。本专业实行导师制，优秀学生在本科阶段可以得到教授的亲自指导。本专业包括太阳能电池材料与器件、锂离子电池材料与器件、燃料电池材料与器件。2017年计划与新能源科学与工程专业放在一起，按大类招生。
例如，合肥工业大学是首批11所提供新能源材料和设备的大学之一。向宏发老师介绍，该专业以高性能新能源材料、技术和器件的研发为重点，发展“新能源材料”。主要任务为上述新材料的研发与生产，以锂电池、太阳能电池为代表的相关器件的设计、制造与生产，通信电子产品、电动汽车、电网储能的设计与应用。学校工科背景强，重视应用开发，与大中型企业有良好的合作平台，有利于培养学生的应用能力。
李美成教授建议有志于研究新能源材料与器件的同学，可以从以下几个方面选择大学。第一，高校的传统优势和行业背景。同样的专业，不同的大学依托不同的学术背景。比如中南大学的专业在冶金科学与工程学院，有冶金背景；等一下。第二，大学所在的区域。考虑到离家的距离、生活习惯、就业需求等因素，地区也是很多学生关心的问题。比如北方的同学可以考虑北京等地的大学，南方的同学可以考虑上海等地的大学。
考生还要注意，本专业是工科专业，考生要对能源、电子、物理、化学等学科感兴趣。另外这个专业偏实验科学，对动手能力要求比较高。比如某大学的实习环节有太阳能电池制备与测试实习、LED制备实习、电工电子实习、储能材料制备实习等。
除了设立专门研究新能源材料和设备的大学，其他一些大学也开展相关领域的研究。如清华大学电力、材料、化学等系，北京大学理工学院，北京航空航天大学空化学工程与环境学院，等等。考生可以咨询相关机构。
推荐院校| 4.4 | 西南石油大学4.6 | 合肥工业大学4.6 |
