面对如今日益严重的环境问题，新能源成为一大重点关注对象，“镇中科学家学术课堂”第五课以对各种能源的介绍切入。
11月17日，中国科学院宁波材料所刘畅研究员围绕着新能源主题开设了“镇中科学家学术课堂”第五课《钙钛矿太阳能电池的前景及问题》，这也是镇中人文科技大讲堂第156讲。刘老师先讲述了研究的背景：从占比67%以上能量来源的石化能源（火电），表明对环境的不利，引出了许多新能源、清洁能源，核裂变、水电、风，以及本堂课的重点太阳能光伏发电，它是多种新能源中综合成本最低，负面影响小，限制条件少的一种，也被誉为实现“碳达峰，碳中和”的重要途径。同时，我国在2022年时该发电方式占比约为7%，进入TW时代，计划在2060年将占比提升至40%，这个数字是目前太阳能能源的6倍左右。刘老师为同学们展示了光伏太阳能发电的巨大潜能和光明的发展前途，引发同学们对这种新能源的广泛兴趣。
刘老师还讲述了光伏发电的科学原理，主要是电子跃迁以及掺杂这两大原理，但一开始的晶硅电池具有不小的瓶颈，其制造能耗高，原材料纯度要求高等，从而引出效率高、制造能耗低、纯度要求低，弱光性强的钙钛矿太阳能电池。不仅如此，钙钛矿太阳能电池还具有结构可调性强，吸光范围广的优点。讲述完优点后又点出了它的发展局限，无法大面积制备以及稳定性较差的问题，并且对两个问题均展开了详细且专业的解析和回答。
刘老师还详细介绍了2D钙钛矿太阳能材料的改进过程和优势。目前，只有大约80%的潜能被开发，理论上2D钙钛矿太阳能材料可以达到大约33%的光转换率。且2D钙钛矿太阳能材料有着优异的自我修复和抗折叠能力，借助此材料可以做到晶硅太阳能材料无法办到的事情，比如：便携式太阳能充电宝。在光利用方面，通过成分比例的调控，可以选择性吸收不同波长的光线，人们可以将其用于建筑材料，在美观的同时兼顾环保。
一步步的思考过程的呈现，让镇中学子们了解学习了科学研究的一系列的基本思路与步聚，本堂课呈现的科研过程向学生们展示了科研的严谨性，创新性，综合性和实践性。
刘老师的精彩课堂激发了同学们的诸多思考和提问，刘老师一一作了详细解答。
【学员体会】
刘畅研究员为我们带来了《新能源与光电材料器件》的课题介绍。刘老师从能源分类讲起，强调了太阳能能源对于人类生产生活的重要性与高效性，接着介绍了太阳能电池的P型和N型掺杂原理，并普及了禁带与电子跃迁的知识，然后分别解释说明了晶硅材料和2D、3D钙钛矿材料制成的太阳能电池性能及其应用现状和瓶颈问题，向我们展示了刘老师自己对此进行的研究过程，其中的巧思妙想让我眼前一亮。在老师讲解完后，有些同学也提出了一些新颖的问题，比如电池中的无机层与有机层是如何连接的等等勾起了大家对电池结构进一步的深入思考。通过这堂课的学习，我不仅对能源科学利用有了进一步的理解与思索，还感受到了科技进步使人类对这无垠宇宙有了进一步探索的可能，更体会到了我们祖国的人才辈出，科技强大和进步飞速！处在这百年变局之际，面对这祛魅的世界，我们青年更应坚定理想信念，不负青春韶华，脚踏实地，不断向前！
—— 方加贤
今天的课程主要介绍了光伏电板在未来的应用前景和刘畅研究员所在团队对钙钛矿这种方案的研究与改进，拓宽了我的知识面， 让我对现在能源现状有了一定的认识。
——蛟一（6）班张怿诚
本节课先简要介绍了一下自工业革命以来人类能源的发展史，引出光伏发电这一备受国家重视的新能源，接着介绍了三种光伏发电的材料：晶体硅，多元化合物材料和钙钛矿光伏发电材料的优缺点其中最具潜力，前景最好的为最后一种，也是本次讲座的重点。刘畅研究员主要介绍了其课题组通过二维钙钛矿材料和有机材料的嵌入解决了钙钛矿光伏发电材料的重点问题。
——郑宇轩
这堂课刘畅研究员先通过一些直观的数字对比让我们了解到太阳能发电是非常廉价且便捷的，接下来便引入了对太阳能发电的介绍及讲解。之前我也并没有想过太阳能是如何进行发电和转化的，只看见到太阳能热水器那密密麻麻的电线，直到今天我才知道原来太阳能发电是通过电子浓度差和电子跃迁进行发电的，这让我想到了生物上细胞吸收离子的过程，从而让我有了更好的认识。
通过这节课我还了解到了太阳能电池的不同种类，刘畅研究员主要对比了硅基太阳能电池与钙钛矿太阳能电池的区别。硅基太阳能电池有着诸多缺点，但钙钛矿太阳能电池也面临着寿命不足等带改进的方面，刘畅研究员还跟我们分享了她目前的研究方向，以二维代替三维属实是我没有想到的，跳出一个层级，到更宽泛的角度看待问题的方式也让我受益匪浅。但同时，这种新发现的方式也有一些问题，如要求的精确度很高等。期待她能成功找到解决方法，也期待她的发现能创造出更便捷更环保更高效的太阳能发电方式。
太阳能电池的使用在我们日常生活中也非常广泛，将来中国实现40%能源使用太阳能发电也是一个非常宏大的目标。这节课从新能源讲到太阳能，从以前讲到未来，让我对太阳能的利用有了新的理解和感悟。
——傅子迈
本节课中刘畅研究员以太阳能电池的发展历程和现下成果为主题，由能源出发，分析了PN结的原理并重点对比各种材料的优缺点，展示了她们团队的研究成果和发展方向，让我对太阳能利用有了新的认知。
——陈妤润
