太陽能并網發(fā)電系統(tǒng)對半導體器件的需求分析

　　從功率分立器件來看，隨著太陽能并網發(fā)電站規(guī)模的增大，采用1200V IGBT將是未來的發(fā)展趨勢。針對各種不同規(guī)格的逆變器的需求，IGBT模塊呈現(xiàn)集成度越來越高的發(fā)展趨勢。

　　值得關注的是，為了獲得更高的轉換效率，采用SiC二極管來設計太陽能逆變器系統(tǒng)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的擊穿電場幾乎是Si擊穿電場的十倍，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，因為太陽能微型逆變器需要監(jiān)測電流、電壓、溫度等模擬參數(shù)，具有模擬和數(shù)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

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

　　“太陽每天產生的太陽能為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題邁進一大步”，IMCE首席運營官Luc Van den hove表示，“我們現(xiàn)在面臨的最大技術挑戰(zhàn)是如何降低電陽能電池的成本和提高其效率。” IMEC的太陽能電池開發(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微米的晶硅太陽能電池的效率將高于20%。其技術的發(fā)展思路是，提高材料的吸收系數(shù)，使之接近太陽能光譜的最大光子通量，并具有較高遷移率。此外，通過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和物質基礎研究基金會研究人員指出，非常小的特定半導體晶體會產生電子的“雪崩效應”。在傳統(tǒng)的太陽能電池中，1個光子只能精確地釋出1個電子，而在某些半導體納米晶體中，1個光子可釋出2個或3個電子，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能電池運作并提供電力。釋出的電子越多，太陽能電池的輸出功率也越大。這種物理效應為生產廉價的、高輸出功率的太陽能電池鋪平了道路，從而有望利用半導體納米晶體(晶體尺寸在納米范圍內)來制造新型太陽能電池。此次的新發(fā)現(xiàn)表明，理論上由半導體納米晶體組成的太陽能電池的最大輸出能源效率將可能達到44%，同時有助于減少生產成本。

　　此外，IBM不久前聲稱他們已經在實驗室實現(xiàn)了從1平方厘米的太陽能電池板上提取230W的能量，并最終獲得70W可用電力的技術。其技術細節(jié)不祥。

　　參考文獻：

　　[1] 預測太陽能光伏產業(yè)泡沫將在2009年破裂[R/OL].2s4d.com/article/80681.htm

　　[2] 專家傾情解讀太陽能電池技術新發(fā)展[R/OL].2s4d.com/article/67704.htm

　　[3] 基于MPPT的智能太陽能充電系統(tǒng)研究[R/OL].2s4d.com/article/56593.htm

　　[4] 500W光伏并網逆變器設計[R/OL].2s4d.com/article/20976.htm

　　[5] 太陽能光伏發(fā)電系統(tǒng)的發(fā)展為半導體行業(yè)帶來新機會[R/OL].2s4d.com/article/73805.htm