浅议本科应用物理学专业开设太阳能光伏技术方向

朱桥 符林军

［摘要］随着能源危机的加剧和低碳环保发展方式的倡导，太阳能作为取之不尽、用之不竭的清洁能源，受到世界各国的普遍关注，而我国太阳能光伏产业的发展受到人才缺乏等因素的限制。阐述了在本科院校应用物理学专业开设太阳能光伏技术这一专业方向的必要性，并从专业培养方案入手，将光伏技术方向与原有专业方向的培养有效结合，从师资队伍建设、教学改革和课外实践三方面说明了具体的实施过程。

［关键词］应用物理光伏技术培养方案专业方向

［中图分类号］G642［文献标识码］A［文章编号］2095-3437（2014）12-0091-02

众所周知，人类在开发利用环境资源的同时，也对自己的生存环境产生了一系列破坏性的影响。随着环境污染和全球气候变暖的日益严峻，开发新的可再生清洁能源刻不容缓。太阳能是目前公认的取之不尽、用之不竭的清洁能源，而太阳能转化为电能是人们利用太阳能的重要方式，即太阳能光伏技术。从能源利用的角度来看，光伏产业被誉为“朝阳产业”并不过分。

但是中国太阳能光伏产业的发展并不顺利，由于我们的终端市场在外的弊端，导致光伏产业利润率在很大程度上依赖国外市场行情的调控和影响。2011年10月，美国对我国光伏电池产品发起“双反”调查，由美国商务部于2012年10月作出终裁结果，即对从中国进口的光伏电池及组件产品征收“双反”关税，其中反倾销税率为18.32%~249.96%，反补贴税率为14.78%~15.97%。中国光伏产业发展由此进入低谷。

然而，冷静思考之后我们不难发现，国内光伏行业目前的不景气其实有很多原因，欧美 “双反”只是一个诱因，光伏产业上游技术的缺失，企业自身的盲目扩张和国内市场未完全开启导致产能过剩以及光伏专业人才培养的滞后等，所有因素综合起来考虑，今天的局面似乎是中国光伏产业成长过程中的必经之路。但是太阳能作为新型清洁能源，不可能因为发展过程中遇到挫折就弃之不用。据分析，随着世界经济复苏和自2011年下半年开始的近3年的调整与整合，全球光伏产业也许会在2014年迎来新的发展机遇，我们期待中国光伏产业也能随着世界格局的好转而有所起色。

目前，光伏产业遇冷，并不意味着高校光伏专业方向也没有开设的必要性了。相反，这更加说明我们需要该方向的高尖端人才。预计未来3~5年，我国光伏产业年产能增速有望超过35%，光伏行业高技能人才缺口会越来越大。而光伏技术人才培养的第一站就是高等院校，只有我们自己掌握了上游技术，具有自主研发的能力，同时有计划地提升国内装机量，才能在国际太阳能市场上站稳脚跟。

一、本科应用物理学专业开设太阳能光伏技术方向的必要性

目前国内开设光伏相关专业的学校数量不在少数，但绝大部分集中在高职院校，本科院校数量极少。而这两者的人才培养模式是有很大区别的，高职院校大多会让学生利用前两学年在学校完成相关理论课和基础实验的学习，第三学年直接进企业以顶岗实习等方式参与生产，这样的培养模式可以培养出不错的生产技术人才，但是这些人才的理论基础相对薄弱，进行尖端技术的研发是不合适的；而本科院校的培养模式是让学生利用三年半时间对相关专业课程和基础及专业实验进行系统深入的学习，各种实训与实习的时间加起来约有半年时间，包括认知认识实习、电子实训、专业实习和毕业实习，其中，专业实习为3周，毕业实习最长可达18周。因此本科院校的培养模式更适合培养研发型人才，他们具有扎实的专业理论知识，又不乏对技术环节的了解。目前国内光伏行业高端人才严重缺乏，光伏行业的工作人员多是来自对物理、化学、材料等专业毕业生的二次培训，难以达到行业要求，无法对光伏行业的核心技术进行系统学习和研究，这是制约我国光伏企业向高精尖发展的重要因素。因此，在本科院校开设光伏专业，培养系统掌握该行业高端技术的研发人才，势在必行。

应用物理学专业开设太阳能光伏技术方向，有其先天的优越性。首先，光伏现象本身就是一种物理现象，只有懂物理的人才能将光伏技术的理论与实践完美地结合起来。他们熟知PN结中电子及空穴的产生和运动机理，有助于新型高效太阳能电池材料的研发；理解交直流电的转换原理，学习太阳能装机、并网发电等一系列相关环节的具体细节会更加得心应手。其次，太阳能光伏产业的产业链包括：晶体硅原料生产，硅棒和硅片生产，太阳能电池片制造，太阳能组件封装，光伏发电系统建设和运行，虽然这些环节涉及的领域较为广阔，如物理、化工和材料等，但具备扎实的物理基础绝对是从事光伏产业相关环节的工作所必不可少的条件，因为物理作为工科学生必修的基础课，对所有工科专业的学习都具有一定的指导作用。

综上所述，太阳能光伏技术方向不仅应该开设，而且要花大力气将其形成我校应用物理学专业的特色方向。

二、专业培养方案的改革与实施

我校应用物理学专业的培养目标要求培养具备扎实的物理学、数学、计算机及外语基础，掌握电子电路、光电子技术、光伏技术应用等方面的知识和能力，能在物理学、光电子学及新能源相关领域从事教学、研究、科技开发与相关管理等工作，具有创新精神和实践能力的高素质应用型人才。对比其他高校的应用物理学专业培养目标，我们不难发现，大部分应用物理学专业都开设光学和光电子技术等专业方向，而太阳能光伏技术方向是我们区别于其他高校的应用物理学专业的显著特点。因此，如何将光伏技术方向与其它专业方向合理结合，使之相互促进，使我们的专业培养方案应用性强、结构合理，将是值得我们认真研究和探讨的问题。

（一）专业培养方案的改革

由于光伏方向在各个院校的开办时间普遍较短（大部分只有4~5年），因此目前仍未形成比较完整和成熟的太阳能技术人才培养体系。这也是我们不断探索太阳能光伏技术本科教学人才培养模式的动力和原因所在。

我校的应用物理学专业从2006年开始招生，2009年增设太阳能光伏技术方向。专业培养方案每年一次小修订，三年一次大修订，修订的总体目标是使新增的光伏方向逐渐与其它原有的方向相互依托，互相促进，经过2009年的大修订之后，基本确定了光电子技术和光伏技术两个主要培养方向。2012年第二次大修订之后，最终形成了由通识教育类课程、物理学类学科基础课、应用物理学专业基础课、应用物理学专业课四个课程模块组成的课程体系以及由课内实践和课外实践两个模块组成的应用物理学专业实践教学体系。

在“应用物理学专业课”模块中开设了与太阳能光伏技术相关的专业必修课和选修课（如太阳能电池、太阳能技术与储能、半导体物理学和固体物理学等），在“课内实践”模块中开设了太阳能技术的相关实验（如太阳能电池的暗特性研究，太阳能电池光照时的输出特性，太阳能电池随光照变化的特性和光伏应用设计实验等）。在“课外实践”环节，制定了严格的专业实习和毕业实习计划，确保学生在实习环节接触到太阳能相关企业，做到理论联系实际，并教会学生通过文献查阅等方式获取该行业最新发展动向的基本技能。

（二）专业培养方案的实施

为了配合新的培养方案顺利实施，我们也从师资队伍建设、教学改革和课外实践等方面做出了相应的努力。在师资队伍建设上，一方面，从现有教师队伍中通过暑期工程实践和进修学习等方式培养光伏方向专业教师，鼓励大家的研究方向向光伏技术靠拢；另一方面，注重引进一些博士期间攻读相关专业方向（如半导体材料等）的专门人才。在教学改革方面，鼓励教师探索将光伏技术方向与光电子技术方向有机结合的合理方案，因为新专业方向的引入，必然会引入新的理论教学和实践教学内容，使学生的课时量加大，所以需要进行相应的课程整合，主要是将内容上有重复或衔接较紧密的课程进行整合，如将力学、热学、电磁学、波动光学和近代物理基础整合为一门课程——普通物理学，将量子力学和原子物理学整合为量子物理学等。在课外实践环节中，积极联系国内的太阳能相关企业（如江苏聚能硅业有限公司等），希望与他们建立长期稳定的实习合作关系，使学生获得理论联系实际的机会。

三、总结

太阳能光伏行业受到我国政府的大力扶持，且符合节能环保的时代主旋律，其发展前景不可限量。但由于国内缺乏该方面的尖端技术人才和行业专家的指导性意见，其发展并不顺利。高校作为人才培养的主要阵地，有责任承担起培养国家紧缺人才的义务。但如前所述，目前我国的太阳能光伏技术人才培养还处于探索阶段，需要高校和企业的共同努力，才能培养出掌握尖端太阳能技术的合格人才。

［参考文献］

［1］刘玉莲，冉文江.中国光伏产业的“昨天、今天、明天”［J］.企业研究，2013，（8）.

［2］周筱妤.关于光伏产业逆境求生的思考［J］.江苏科技信息，2013，（4）.

［3］洪全全，王晓源.面对挑战，高校光伏的专业定位与思考［J］.科技信息，2012，（36）.

［4］成靓，蒋潇，蒋荣华.全球光伏产业发展现状及趋势［J］.新材料产业，2013，（10）.

［5］郭连贵，张洪涛，周青，等.光伏专业应用型本科人才培养模式探析［J］.职业技术教育，2012，33（26）.

［责任编辑：左芸］