在新能源产业井喷的大背景下,SiC也跟着炙手可热,SiC上车已经不是趋势而是事实,而在光伏领域,SiC也在加快前进步伐。
光伏发电并网的过程中,为了实现发电系统的稳定、高效运行,对逆变器的要求会变得更严格,传统硅基器件由于材料固有特性限制了其在高温、高压、高效率场景的应用,而SiC则凭借其较大的击穿场强、耐高温、耐高压,更低的导通电阻等特性成为硅基器件的完美替代者。
根据天科合达的招股书显示,基于硅基器件的传统逆变器成本约占光伏发电系统10%,却是系统能量损耗的主要来源之一。英飞凌的研究也表明,使用SiC MOSFET的光伏逆变器,其转换效率可从98.8%提升至99%以上,能量损耗降低8%,相同条件下输出功率提升27%,推动发电系统在体积、寿命及成本上实现重要突破。良好的性能,让SiC进入光伏领域顺理成章。
早在2012年英飞凌就将SiC引入光伏逆变器中,其开发出了适用于光伏发电用逆变器的耐压为1200V的SiC型JFET“CoolSiC产品群”,2021年,英飞凌1700V CoolSiC? MOSFET又在光伏辅助电源上得以应用。
富士电机则在2014年开始量产基于SiC MOSFET、输出功率为1000kW的百万瓦级光伏电站使用的光伏逆变器,损耗可以降低7成左右,达到了当时的业界最高效率98.8%,获得了市场的广泛好评。
此外,西门子、三菱电机、安森美都陆续在光伏领域布局。今年8月,西门子还表示,计划在美国增加制造能力,从2014年开始,新工厂将每年生产 800 兆瓦的公用事业级组串式逆变器,这些逆变器采用SiC设计。
近期,日媒报道,东芝又推出了一种新型的SiC MOSFET模块,可以被用在太阳能逆变器和储能系统中,东芝表示:新的SiC MOSFET能够有助于逆变器制造商减小其产品的尺寸和重量。同时高频运行能够减少如散热器、过滤器等其它系统组建的体积的体积和重量。这个新产品包含了一个2200V肖特基势垒二极管(SBD),主要用于1500V(直流电)两电平逆变器,该逆变器相比三电平逆变器,具有开关模块更少、体积更小、重量更轻的优势。
国内也在积极跟进SiC进入光伏,阳光电源在2014年就推出了采用SiC MOSFET的光伏逆变器,并于2017年规模化应用,在2018年时就已经累计使用超过150万颗SiC功率器件。
除此之外,爱仕特科技也接到多家光伏企业的量产订单,并且已经为国内多家知名光伏逆变器企业累计交付近百万只SiC MOSFET,甚至这些客户已开始采用爱仕特科技SiC功率模块替代硅基IGBT模块。
根据TrendForce集邦咨询的研究显示,2023年全球光伏装机需求将大幅提升,新增装机需求可达351GW,年增53.4%。光伏需求量的提升,对SiC的带动效应也十分显著,随着上游SiC厂商技术不断提升,同时成本持续下降的带动,SiC在光伏逆变器市场的渗透率应该也会持续提升。