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太阳能逆变器制胜关键:SiC和GaN

 

太阳能逆变器制胜关键:SiC和GaN

 
根据研究机构Lux Research报告显示,受太阳能模组的下游需求驱动,宽禁带半导体——即碳化硅(SiC)和氮化镓(GaN)将引领太阳能逆变器隔离器市场在2020年达到14亿美元,意味着其稳定的复合增长率(CAGR)达到7%,略低于可再生能源和基于电网的能源设备的复合增长率9%。


随着GaN 和SiC器件进入市场,将为小型系统带来最大的竞争优势,如用于商业和住宅太阳能设施的小型串式逆变器和微型逆变器。这些强大的优势包括:更低的均化电力成本,提升通过租赁和电力购买协议而销售的电能利润,此外,这些器件还能改善性能和可靠性。


“采用宽禁带半导体即碳化硅和氮化镓,是太阳能逆变器的制胜之道,” Lux Research分析师Pallavi Madakasira表示,“采用SiC和GaN器件带来的性能优势是如此之多,以至于逆变器厂商能够在显著降低均化电力成本的同时,收取更高的价格。”


GaN和SiC器件优势大点兵


为了理解GaN 和 SiC器件带来的性能优势, Lux Research分析师建模了分别采用Si、SiC和GaN元器件的三种主要逆变器——微型逆变器、中央逆变器和串式逆变器。结果如下:


更小的逆变器实现更高效率

具有GaN和SiC隔离器的电力电子设备可将太阳能串式逆变器和微逆变器的效率提升到98%以上,目前普遍采用的硅器件无法做到。二极管可将能量收集效率提升1.5%以上,而晶体管则可以提升至4%以上。硅基氮化镓(GaN-on-silicon)可提供最低成本的解决方案,而碳化硅基氮化镓(GaN-on-SiC)和碳化硅基碳化硅(SiC-on-SiC)则可提供更高的效率。


微型逆变器将获取最高溢价

SiC和GaN在微型逆变器领域具有最大的价格溢价能力(> 0.10美元/ Wp),却不增加电力成本。尽管还是一个利基解决方案,但微型逆变器领域仍然具有吸引力,有望较早引入SiC和GaN方案并呈现出货增长。


降低间接成本

GaN 和SiC可以通过以下方式降低间接成本:降低无源元件的故障率、节省安装成本和减小封装。此外,它们优良的导热系数也可减小逆变器散热器的尺寸。


行业整合临近

行业洗牌后,像SMA和Power-One这样在SiC技术早期处于领导地位的厂商没有负担的债务微不足道。而像Enecsys和 mPowerSolar这样的新厂商迫于压力,要么利用SiC或 GaN来吸收更多成本,否则就将在市场上失去立足之地。
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