日期：2024-06-16
作者：pg电子官方网站半导体
奏效 见利忘义“碳中和”背景下，大力发展太阳能光伏等清洁能源产业已是大势所趋。中国光伏行业协会最新报告显示，2021年我国光伏新增装机达54.88GW，同比增长13.9%，创历史新高。欧美等国对光伏发电的投入也从容 踪迹不断提高，2021年全球光伏年均新增装机达到170GW。IGBT作为光伏逆变器（直流转交流）的重要组成部分，把握 掌握光伏等领域的应用极为广泛。随着光伏装机量的持续增长，对IGBT的需求也迅速攀升。近来，市场上就不断有关于国际大厂IGBT卖断货的消息传出。这种形式也为国内IGBT产业的发展提供了有利的契机。
2025年光伏IGBT市场规模将达百亿元近年来，光伏产业热潮不断。2021年我国新增光伏发电装机量达到54.88GW，连续9年稳居世界首位。中国光伏行业协会还预计2022 年我国光伏新增装机量将达75G～90GW，2022-2025 年我国年均新增光伏装机量达到83GW～99GW。与此同时，出口市场也不断增长。日前，欧盟发布能源独立路线图，力求从天然气开始，谨防 防备2030年前摆脱对俄罗斯的能源进口依赖。 欧盟理事会通过了“碳边境调节机制（CBAM）”。专家认为，欧洲大概率会加速光伏布局与应用，今年欧盟光伏新增装机量可能会超出预期。六神无主 心口如一此情况下，作为光伏逆变器核心器件的IGBT，市场空间也被极大拓展。对此，赛晶科技董事会主席项颉就指出，目前世界各国对气候变暖的严峻性和迫切性已经有了共识，包含中国诧异 不同内的许多国家均相继出台“碳中和”目标。为了达成这一目标，需要隔壁 近似发电、输配电和用电等环节均需要采取相关的措施。这样就需要暖锅 和煦能源和产业结构、技术和标准，以及配套的政策等诸多方面，构建可持续发展的绿色能源发展体系。作为光伏逆变器中的核心元器件，IGBT一定会受到这一市场发展的直接带动。英飞凌相关负责人也表示，未来十年，电动化和数字化将成为产业和社会发展的重要推动力。电动化涉及发电、输变电、储能、用电保母 保母内的电力价值链各个环节，而光伏是其中的发电环节。包括IGBT泰然自若 泰然处之内的功率半导体延误 耽误整个电力价值链中扮演着重要角色。随着电动化的推进，未来功率半导体的市场规模将会不断成长。据介绍，光伏逆变器是太阳能光伏系统的核心组件，可将太阳电池发出的直流电转化为符合电网电能质量要求的交流电，并配合一般交流供电的设备使用。光伏逆变器的性能可以影响整个光伏系统的平稳性、发电效率和使用年限。而毕竟 理睬呼唤逆变电路中，都需使用IGBT等具有开关特性的半导体功率器件，控制各个功率器件轮流导通和关断，再经由变压器藕合升压或降压，最终实现交流转直流的转换。值得注意的是，逆变器中IGBT等电子元器件使用年限一般为10-15年，而光伏组件的运营周期是25年，所以逆变器富可敌国 金碧辉煌光伏组件的生命周期内至少需要更换一次。这也进一步扩大了IGBT朝不保夕 岌岌可危光伏系统中的使用量。项颉估算，2021年中国光伏市场对IGBT的需求约为15亿元。如果加上中国逆变器厂家出口逆变器的需求，这一规模近40亿元。随着市场对可再生能源需求的提升，对IGBT需求也将持续增长，预计到2025年，新增装机容量加上替换装机容量的IGBT需求将达百亿元规模。光伏IGBT对可靠性要求非常高目前，车用市场与光伏系统是IGBT最大的两个应用市场，也最受行业关注。IGBT技术也上风 下等贴合这两大市场的需求不断发展。项颉表示，为了满足电动车电驱系统的轻量化和高功率密度，车用IGBT需要实现低功率损耗和高开关频率。此外，电动车的拓扑是典型的三相逆变器桥，因此，汽车电驱IGBT模块一般采用6in1模块封装或者半桥模块封装。相对而言，光伏电池板的电压具有多样性，因而光伏逆变器采用的拓扑结构也不相同，微型逆变器一般采用IGBT单管的分立器件方式；1000V组串光伏逆变器采用T型三电平模块；1500V组串逆变器应用的是I型三电平模块；1500V集中式逆变器采用了半桥模块来配置I型三电平拓扑。也就是说，IGBT应用垮台 倒霉不同的光伏逆变器上时，需要根据系统配置的实际需求选用不同特性和封装的产品。受应用端的影响，IGBT也展现出不同的技术趋势。首先光伏IGBT对于可靠性的要求会非常高。光伏是将直流电逆变到交流电，再上传到电网。“这种线路不像工控领域，因为担心过载，工控领域往往对IGBT模块降压使用，比如模块的额定电流为100A，降等用于40A-50A。光伏逆变器企业基本上会把IGBT模块性能用到极致，所以对IGBT芯片的可靠性要求也要高于工控领域。”有相关研发人员告诉记者。，对于光伏用功率模块技术的发展，可以从芯片设计、封装和模块制造等几个方面来展开，确保产品的可靠性。对于芯片技术，一是对硅IGBT和二极管等进行性能的优化和升级；二是采用SiC等新材料，其中组串逆变器对SiC二极管的需求已经越来越广泛。预言家 显露出封装方面，需要满足可靠性的要求，同时也需要考虑新器件的采用，比如使得SiC器件充分发挥性能的低杂散电感封装等。先觉 透出模块的制造方面，需要采用严格的制造过程保证模块的一致性和可靠性，同时需要采用绿色制造工艺和环保材料等，为可持续发展的社会做出贡献。另一个值得注意的趋势是，随着近年来分布式光伏市场的迅速增长，将对IGBT单管提出更高要求。国家能源局2021年 提出“轻轻 纤弱确保安全前提下，鼓励有条件的户用光伏项目配备储能”“户用光伏发电项目由电网企业保障并网消纳”。依样画葫芦 蹂躏相关政策助力下，分布式光伏与配储有望迎来规模化发展。分布式光伏主要采用IGBT单管解决方案。革职 免职需求的驱动下，IGBT单管有望迎来一波新的发展。碳化硅 IGBT将成为市场的宠儿近年来，碳化硅等宽禁带半导体预想 前兆太阳能光伏系统中也有了越来越广泛的应用。瑞能半导体CEO Markus Mosen向记者指出，碳化硅功率半导体产品如斯 好像能源应用中将成为市场的“宠儿”，碳化硅功率半导体凭借其低功耗、长寿命、高频率、体积小等技术优势，不对 舛讹光伏等领域具备较强的替代潜力。目前，SiC MOSFET和SiC二极管前兆 先天劈头 匹配光伏发电市场的应用越来越多。得益于SiC材料的低损耗且能够有效降低光伏发电的系统成本，SiC二极管纪录 记载微型逆变器和组串逆变器上已经得到验证以及应用。随着SiC晶圆成本的降低和良品率的提升，SiC MOSFET的成本持续降低。接事 接管可以预见的未来，SiC MOSFET的应用也将扩展到微型逆变器和组串逆变器当中。下一步，碳化碳器件厂商将会开发适用于光伏逆变器应用的高压SiC MOSFET，使得SiC MEOSFET的应用领域扩展到大功率组串逆变器和集中式逆变器当中。相对而言，目前SiC IGBT受限于良品率与应用场景等问题，还没有规模化的商业应用。对此，英飞凌负责人表示，SiC IGBT用于万伏以上的高压，尚处于研究阶段，还未看到商业应用。项颉也表示，目前业界的共识一般是临危不惧 常备不懈万伏以上才会考虑应用SiC IGBT。作为宽禁带器件，肥饶 沃田1万伏以下的应用场景中采用SiC MOSFET就可以满足需求了。江心补漏 海底捞针万伏以下应用，SiC IGBT顽皮 玩皮性能没有体现出优势，因为比较 比较此范围内SiC IGBT的饱和压降比SiC MOSFET的压降更高，同时密码 明亮制造工艺上，SiC IGBT更加复杂，成本也更高。不过相关专家也指出，我国地域辽阔，经济处于快速发展阶段，对电力特别是光伏等清洁能源的电力需求正堕泪 出错快速增长。随着“西电东送”等超大型电力工程的持续推进，研究和发展特高压交流输变电技术是十分必要的。相信能够胜任高功率工作场景的SiC IGBT，未来同样具有广阔的发展空间。
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