Von Labors zu Solarparks: SiC-Effizienzsprung von 70% in PV-Invertern der nächsten Generation

1- Kontinuierliche technische Fortschritte: doppelte Verbesserung der Effizienz und Leistungsdichte
Die Spannungsstufe des Geräts wird auf mehr als 1700 V erhöht
Da die Gleichspannung des Gleichspannungsbusses des Photovoltaik-Wechselrichters von 1100 V auf 1500 V erhöht wird, wird gleichzeitig der Spannungswiderstand der Siliziumkarbidgeräte erhöht.Hersteller wie On Mei haben 1700V SiC MOSFET-Produkte eingeführt, die mit 1500V Hochspannungsplattformen für eine höhere Leistungsübertragungseffizienz und einen geringeren Leitungsverlust kombiniert werden können..
Die MOSFETs aus Siliziumkarbid der zweiten Generation von Basic Semiconductor reduzieren Schaltverluste um 30% durch Optimierung des spezifischen Einschaltwiderstands (Rsp auf 2,8-3,3 mΩ), um den Bedarf von 100-Kilowatt-Wechselrichtern zu decken.
Integration von Leistungsmodulen und Hochfrequenz
Mit einem doppelseitigen Kühlmodul (z. B. IPM-Paket) und einem integrierten Antriebsschaltkreis wird die parasitäre Induktivität auf weniger als 5nH reduziert, was einen Hochfrequenzbetrieb über 100 kHz ermöglicht.und das Systemvolumen um 40% reduziert wird.
Das kompakte Siliziumkarbid-Gerät im Mikro-Wechselrichter hat die Wärmeabbaueffizienz verbessert, die TOLL-Packengröße im Vergleich zu herkömmlichen Lösungen um 30% reduziert,mit einer Leistungsdichte von 50 W/cm3

2. die Kostensenkung treibt den raschen Anstieg der Marktdurchdringung voran
Skala-Effekt erscheint
Der Preis von Siliziumkarbidgeräten sinkt weiter: Der Stückpreis von SiC SBD sank von 4,1 Yuan / A im Jahr 2017 auf 1,4 Yuan / A, der durchschnittliche jährliche Rückgang von MOSFET erreichte 30% -40%,und die Kosten werden voraussichtlich nahe 1.5 mal höher als bei Silizium-basierten Geräten im Jahr 2026.
Das chinesische Ziel für die Kosten für Siliziumkarbid-Substrat wurde von 3.000 Yuan/Stück im Jahr 2023 auf 2.000 Yuan/Stück im Jahr 2026 reduziert, wodurch die Kostenreduktion der gesamten Industriekette gefördert wird.
Hybride Lösung verringert die Anwendungsschwelle
Das von Tesla vorgeschlagene Parallelsystem "Silizium + Siliziumkarbid" ergänzt einen Teil der Siliziumkarbid-Geräte auf der Grundlage von IGBT, und die Kosten werden nur um 50%-60% erhöht,aber die Effizienz des Systems wird deutlich verbessert und der Kurzschlusswiderstand wird erhöht, die im Bereich der Photovoltaik-Energiespeicherung pilot angewandt wurde.

3. die industrielle Kette koordiniert, um den Prozeß der Lokalisierung zu beschleunigen
Weltweite Kapazitätserweiterung und Inlandsersatz
Die internationalen Giganten Wolfspeed, Infineon und andere planen, die Produktionskapazität für 6-Zoll-Karbid-Wafer auf 4,6 Millionen Stück/Jahr (2026) zu erhöhen.Chinesische Hersteller wie SAN 'an Photoelectric haben die Massenproduktion von Substraten erreicht., die Lokalisierungsrate von 15% im Jahr 2020 auf 40% im Jahr 2025.
Innovation in der Verpackungstechnologie
Weiterentwickelte Verpackungsprozesse wie Silbersintern und AMB (aktives Metallbräsen) werden populär gemacht.Verringerung der Wärmebeständigkeit um 30% und Verlängerung der Lebensdauer des Geräts um das 50-fache der Produkte auf Siliziumbasis.

4Die Anwendungsszenarien erstrecken sich auf die gesamte industrielle Kette
Kerngeräte: Photovoltaik-Wechselrichter dominieren den Markt
Die Durchdringung von Siliziumkarbid in den Segmenten Boost und DC/AC-Wechselrichter hat 35% erreicht und soll bis 2025 50% übersteigen.Die Umwandlungseffizienz von Photovoltaik-Wechselrichtern mit Siliziumkarbid übersteigt 99%, und die Stromkosten pro Kilowattstunde im gesamten Lebenszyklus werden um 12% gesenkt.
Unterstützung von Innovationen in den Bereichen Materialien und Ausrüstung
Die Silikonkarbid-Bootsstütze ersetzt den Quarzträger, die Temperaturbeständigkeit wird auf mehr als 1600 °C erhöht, die Lebensdauer auf mehr als 1 Jahr verlängert,und die Ausfallzeiten und Wartungskosten bei der Herstellung von Photovoltaikzellen reduziert werden.
Keramik-Schnitz- und Fräsmaschine zur Präzisionsverarbeitung von Siliziumkarbid-Komponenten, Produktionskosten um 50% reduziert, zur Förderung der Photovoltaik-Branche,Rahmen und andere Bauteile, leicht.

5. Herausforderungen und Bewältigungsstrategien
Technische Engpässe
Die durch den Hochfrequenzschalter verursachten elektromagnetischen Störungen (EMI) müssen unterdrückt werden, der Antriebsschaltkreis muss der dv/dt-Wechselrate von 100 kV/μs entsprechen,und die Entwicklung von kundenspezifischen Treiberchips wurde ein Schwerpunkt.
Zuverlässigkeitsprüfungssystem
Ein 10-jähriger Standard für die Beschleunigung der Wetterprüfung in rauen Außenumgebungen (hohe Temperatur, hohe Luftfeuchtigkeit, Salzspray) zu erstellen, bei dem eine Ausfallrate des Geräts von weniger als 0,1%/1000 Stunden erforderlich ist.

Schlussfolgerung
Die Siliziumkarbidtechnologie im Photovoltaik-Bereich durchläuft einen dreistufigen Übergang von "Leistungsdurchbruch - Kostenerforschung - Erweiterung der Szene".Der weltweite Markt für Photovoltaik-Kernkarbid wird 80,9 Mrd. US-Dollar und die technologischen Durchbrüche chinesischer Unternehmen bei der Substratvorbereitung,Modulverpackungen und andere Verbindungen werden den Wiederaufbau des globalen Industrieverlaufs fördernDie künftige Technologieiteration sollte sich auf Fehlerkontrolle, Optimierung der Systemintegration und Standardkonstruktion konzentrieren.