Στο ταχέως εξελισσόμενο τοπίο των ανανεώσιμων πηγών ενέργειας, ηΣύστημα Αποθήκευσης Ενέργειας(ESS) έχει αναδειχθεί ως κρίσιμος πυλώνας για τη σταθερότητα του δικτύου. Στην καρδιά κάθε ESS βρίσκεται το Σύστημα Μετατροπής Ισχύος (PCS), ο βασικός εξοπλισμός που είναι υπεύθυνος για την αμφίδρομη μετατροπή ισχύος AC/DC. Η απόδοση, η απόδοση και η αξιοπιστία του PCS υπαγορεύονται σε μεγάλο βαθμό από τους υποκείμενους διακόπτες ισχύος ημιαγωγών. Επί του παρόντος, δύο σημαντικές τεχνολογίες κυριαρχούν σε αυτόν τον χώρο: τα παραδοσιακά διπολικά τρανζίστορ με μόνωση πύλης-πυριτίου (SiC IGBT) και τα MOSFET από καρβίδιο του πυριτίου (SiC) επόμενης- γενιάς.
Η ανακάλυψη SiC: Υψηλότερη απόδοση και ελάχιστες απώλειες
Ωστόσο, καθώς οι απαιτήσεις αποθήκευσης ενέργειας ωθούν προς υψηλότερη πυκνότητα ισχύος και μεγαλύτερη ενσωμάτωση, οι συσκευές που βασίζονται σε πυρίτιο-πλησιάζουν τα φυσικά τους όρια. Αυτό είναι όπου τα MOSFET καρβιδίου του πυριτίου (SiC) παίζουν ρόλο ως διασπαστική δύναμη. Ως ημιαγωγός μεγάλου-κενού ζώνης (WBG), το καρβίδιο του πυριτίου διαθέτει εγγενείς ιδιότητες υλικού που του επιτρέπουν να λειτουργεί σε σημαντικά υψηλότερες συχνότητες μεταγωγής ενώ μειώνει τις απώλειες ενέργειας μεταγωγής έως και 50% έως 70% σε σύγκριση με τα παραδοσιακά IGBT.
Πέρα από την απόδοση, οι συσκευές SiC παρουσιάζουν ανώτερη θερμική αγωγιμότητα και μπορούν να αντέξουν πολύ υψηλότερες θερμοκρασίες λειτουργίας. Επειδή το SiC παράγει δραστικά λιγότερη σπατάλη θερμότητας, οι μηχανικοί μπορούν να μειώσουν σημαντικά τα θερμαντικά σώματα βαρέως ψύξης ή ακόμα και να μεταβούν από σύνθετα υγρά-συστήματα ψύξης σε απλούστερη εξαναγκασμένη-ψύξη αέρα.
Η μετάβαση των 800V και ο δρόμος προς το μελλοντικό κύριο ρεύμα
Επί του παρόντος, η βιομηχανία είναι μάρτυρας μιας τεράστιας αρχιτεκτονικής στροφής προς τις πλατφόρμες μπαταριών 800V-και ακόμη και 1500V-υψηλής-τάσης για μεγιστοποίηση της απόδοσης και ελαχιστοποίηση των απωλειών καλωδίων. Σε αυτά τα υψηλά κατώφλια τάσης, τα παραδοσιακά IGBT υποφέρουν από κλιμακούμενες απώλειες μεταγωγής, που συχνά απαιτούν πολύπλοκες τοπολογίες πολλαπλών-επιπέδων που αυξάνουν την ευπάθεια του συστήματος. Τα SiC MOSFET, με την υψηλή τους ένταση ηλεκτρικού πεδίου διάσπασης, χειρίζονται αυτά τα περιβάλλοντα υψηλής-τάσης χωρίς κόπο με απλούστερα, πιο κομψά σχέδια κυκλωμάτων.
Κατά συνέπεια, το SiC μεταβαίνει γρήγορα από μια εναλλακτική λύση premium στην κύρια πορεία αναβάθμισης για τον κλάδο. Ενώ τα τσιπ SiC έχουν επί του παρόντος υψηλότερο κόστος μεμονωμένων εξαρτημάτων από τα IGBT, η ολιστική εξοικονόμηση που επιτυγχάνεται μέσω μικρότερων περιβλημάτων, μειωμένης θερμικής διαχείρισης και εξοικονόμησης ενέργειας καθ' όλη τη διάρκεια ζωής συνιστούν μια συναρπαστική οικονομική υπόθεση. Προχωρώντας προς τα εμπρός, το SiC είναι έτοιμο να αντικαταστήσει σταδιακά τα παραδοσιακά IGBT σε εφαρμογές μεσαίας- έως-υψηλής ισχύος, και τελικά να γίνει η τυπική διαμόρφωση για εμπορικά, βιομηχανικά και χρηστικά συστήματα αποθήκευσης ενέργειας σε κλίμακα-σε όλο τον κόσμο.