太陽(yáng)能發(fā)電系統(tǒng)對(duì)半導(dǎo)體器件的需求分析

　　(1) 電網(wǎng)管理網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng);

　　(2) 以太網(wǎng)端口;

　　(3) AD轉(zhuǎn)換器;

　　(4) PWM發(fā)生器;

　　(5) 逆變器控制器;

　　(6) IGBT模塊以及逆變器;

　　(7) 太陽(yáng)能電池板方位角和高度角轉(zhuǎn)向電機(jī)及其控制裝置;

　　從功率分立器件來(lái)看，隨著太陽(yáng)能并網(wǎng)發(fā)電站規(guī)模的增大，采用1200V IGBT將是未來(lái)的發(fā)展趨勢(shì)。針對(duì)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(lái)越高的發(fā)展趨勢(shì)。

　　值得關(guān)注的是，為了獲得更高的轉(zhuǎn)換效率，采用SiC二極管來(lái)設(shè)計(jì)太陽(yáng)能逆變器系統(tǒng)是最新的發(fā)展趨勢(shì)。原因在于：(1) SiC的導(dǎo)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(shè)計(jì)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(duì)于任何硅器件而言，SiC可在高得多的溫度下工作。

　　此外，因?yàn)樘?yáng)能微型逆變器需要監(jiān)測(cè)電流、電壓、溫度等模擬參數(shù)，具有模擬和數(shù)字混合信號(hào)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(zhuǎn)換效率

　　太陽(yáng)能電池為未來(lái)大規(guī)模發(fā)電提供了巨大商機(jī)，但目前大部分太陽(yáng)能電池的輸出功率相對(duì)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(jī)問(wèn)題邁進(jìn)一大步”，IMCE首席運(yùn)營(yíng)官Luc Van den hove表示，“我們現(xiàn)在面臨的最大技術(shù)挑戰(zhàn)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(jì)劃的計(jì)劃表是，到2011年120微米晶硅電池的效率有望達(dá)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(shù)，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(fù)性。

　　另一方面，荷蘭戴夫特理工大學(xué)和物質(zhì)基礎(chǔ)研究基金會(huì)研究人員指出，非常小的特定半導(dǎo)體晶體會(huì)產(chǎn)生電子的“雪崩效應(yīng)”。在傳統(tǒng)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(dǎo)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(yīng)”。這些釋出的自由電子能夠確保太陽(yáng)能電池運(yùn)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(yīng)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(dǎo)體納米晶體(晶體尺寸在納米范圍內(nèi))來(lái)制造新型太陽(yáng)能電池。此次的新發(fā)現(xiàn)表明，理論上由半導(dǎo)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(dá)到44%，同時(shí)有助于減少生產(chǎn)成本。

　　此外，IBM不久前聲稱他們已經(jīng)在實(shí)驗(yàn)室實(shí)現(xiàn)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(xì)節(jié)不祥。