太陽(yáng)能并網(wǎng)發(fā)電系統對半導體器件的需求分析

　　從功率分立器件來(lái)看，隨著(zhù)太陽(yáng)能并網(wǎng)發(fā)電站規模的增大，采用1200V IGBT將是未來(lái)的發(fā)展趨勢。針對各種不同規格的逆變器的需求，IGBT模塊呈現集成度越來(lái)越高的發(fā)展趨勢。

　　值得關(guān)注的是，為了獲得更高的轉換效率，采用SiC二極管來(lái)設計太陽(yáng)能逆變器系統是最新的發(fā)展趨勢。原因在于：(1) SiC的導熱率是砷化鎵的幾倍，也超過(guò)了Si的三倍，這將可以制造出更高電流密度的器件;(2) SiC的擊穿電場(chǎng)幾乎是Si擊穿電場(chǎng)的十倍，所以，采用SiC的相同設計將獲得硅元件十倍的額定擊穿電壓，因此，有可能開(kāi)發(fā)出非常高電壓的肖特基二極管;(3) SiC是一種寬能帶材料，因此，相對于任何硅器件而言，SiC可在高得多的溫度下工作。

　　此外，因為太陽(yáng)能微型逆變器需要監測電流、電壓、溫度等模擬參數，具有模擬和數字混合信號處理能力的微控制器有望在這里找到用武之地。

　　利用新材料提高光電轉換效率

　　太陽(yáng)能電池為未來(lái)大規模發(fā)電提供了巨大商機，但目前大部分太陽(yáng)能電池的輸出功率相對較低，典型的輸出效率在15%%左右。

　　“太陽(yáng)每天產(chǎn)生的太陽(yáng)能為165,000太瓦特(TeraWatt)，我們只要能從中獲取極小的一部分能量，就能朝解決能源危機問(wèn)題邁進(jìn)一大步”，IMCE首席運營(yíng)官Luc Van den hove表示，“我們現在面臨的最大技術(shù)挑戰是如何降低電陽(yáng)能電池的成本和提高其效率。” IMEC的太陽(yáng)能電池開(kāi)發(fā)計劃的計劃表是，到2011年120微米晶硅電池的效率有望達到20%;到2015年，厚度為80微米的晶硅太陽(yáng)能電池的效率將高于20%。其技術(shù)的發(fā)展思路是，提高材料的吸收系數，使之接近太陽(yáng)能光譜的最大光子通量，并具有較高遷移率。此外，通過(guò)采用旋涂工藝涂覆該材料，改善其薄膜形貌，從而提高載流子遷移率和可重復性。

　　另一方面，荷蘭戴夫特理工大學(xué)和物質(zhì)基礎研究基金會(huì )研究人員指出，非常小的特定半導體晶體會(huì )產(chǎn)生電子的“雪崩效應”。在傳統的太陽(yáng)能電池中，1個(gè)光子只能精確地釋出1個(gè)電子，而在某些半導體納米晶體中，1個(gè)光子可釋出2個(gè)或3個(gè)電子，這就是所謂的“雪崩效應”。這些釋出的自由電子能夠確保太陽(yáng)能電池運作并提供電力。釋出的電子越多，太陽(yáng)能電池的輸出功率也越大。這種物理效應為生產(chǎn)廉價(jià)的、高輸出功率的太陽(yáng)能電池鋪平了道路，從而有望利用半導體納米晶體(晶體尺寸在納米范圍內)來(lái)制造新型太陽(yáng)能電池。此次的新發(fā)現表明，理論上由半導體納米晶體組成的太陽(yáng)能電池的最大輸出能源效率將可能達到44%，同時(shí)有助于減少生產(chǎn)成本。

　　此外，IBM不久前聲稱(chēng)他們已經(jīng)在實(shí)驗室實(shí)現了從1平方厘米的太陽(yáng)能電池板上提取230W的能量，并最終獲得70W可用電力的技術(shù)。其技術(shù)細節不祥。

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