בנוף המתפתח במהירות של אנרגיה מתחדשת, המערכת אחסון אנרגיה(ESS) התגלתה כנדבך קריטי ליציבות הרשת. בליבה של כל ESS היא מערכת המרת הכוח (PCS), ציוד הליבה שאחראי להמרת מתח AC/DC דו-כיוונית. הביצועים, היעילות והאמינות של ה-PCS מוכתבים במידה רבה על ידי מתגי מוליכים למחצה הבסיסיים שלו. נכון לעכשיו, שתי טכנולוגיות עיקריות שולטות בתחום זה: טרנזיסטורים דו-קוטביים (SiC IGBT) מסורתיים מבוססי סיליקון- ו-MOSFETs של -סיליקון קרביד (SiC) הדור הבא.
פריצת הדרך של SiC: יעילות גבוהה יותר והפסדים מינימליים
עם זאת, כאשר הדרישות לאחסון אנרגיה דוחפות לצפיפות הספק גבוהה יותר ואינטגרציה גדולה יותר, מכשירים מבוססי סיליקון מתקרבים לגבולות הפיזיים שלהם. זה המקום שבו MOSFETs של סיליקון קרביד (SiC) נכנסים לתמונה ככוח משבש. כמוליך למחצה רחב-בפס (WBG), ל-Silicon Carbide יש תכונות חומר פנימיות המאפשרות לו לפעול בתדרי מיתוג גבוהים משמעותית תוך הפחתת הפסדי אנרגיית מיתוג בעד 50% עד 70% בהשוואה ל-IGBTs מסורתיים.
מעבר ליעילות, מכשירי SiC מציגים מוליכות תרמית מעולה ויכולים לעמוד בטמפרטורות עבודה גבוהות בהרבה. מכיוון ש-SiC מייצר פחות חום פסולת באופן דרסטי, מהנדסים יכולים לצמצם משמעותית את רדיאטורי הקירור הכבדים או אפילו לעבור ממערכות קירור-נוזליות מורכבות לקירור אוויר פשוט יותר-.
המעבר של 800V והדרך אל המיינסטרים העתידי
התעשייה עדה כעת לשינוי ארכיטקטוני מסיבי לעבר 800V-ואפילו 1500V-מתח גבוה-פלטפורמות סוללות כדי למקסם את התפוקה ולמזער את הפסדי הכבלים. בספי מתח גבוהים אלה, IGBT מסורתיים סובלים מאובדני מיתוג הולכים וגדלים, ולעתים קרובות דורשים טופולוגיות מרובות רמות מורכבות המגבירות את פגיעות המערכת. SiC MOSFETs, עם חוזק השדה החשמלי הגבוה שלהם, מטפלים בסביבות המתח הגבוה- הללו ללא מאמץ עם עיצובי מעגלים פשוטים ואלגנטיים יותר.
כתוצאה מכך, SiC עוברת במהירות מאלטרנטיבה פרימיום למסלול השדרוג המיינסטרים של התעשייה. בעוד שבבי SiC נושאים כיום עלות רכיב עצמאי גבוהה יותר מאשר IGBTs, החיסכון ההוליסטי המושג באמצעות מארזים קטנים יותר, ניהול תרמי מופחת וחיסכון באנרגיה לכל החיים מהווים מקרה כלכלי משכנע. בהתקדמות, SiC מוכן להחליף בהדרגה IGBTs מסורתיים ביישומי הספק בינוני-עד-גבוהים, ולבסוף להפוך לתצורה הסטנדרטית עבור מערכות אחסון אנרגיה מסחריות, תעשייתיות ושימושיות- ברחבי העולם.