太阳能并网发电系统对半导体器件的需求分析

　　从功率分立器件来看，随着太阳能并网发电站规模的增大，采用1200V IGBT将是未来的发展趋势。针对各种不同规格的逆变器的需求，IGBT模块呈现集成度越来越高的发展趋势。

　　值得关注的是，为了获得更高的转换效率，采用SiC二极管来设计太阳能逆变器系统是最新的发展趋势。原因在于：(1) SiC的导热率是砷化镓的几倍，也超过了Si的三倍，这将可以制造出更高电流密度的器件;(2) SiC的击穿电场几乎是Si击穿电场的十倍，所以，采用SiC的相同设计将获得硅元件十倍的额定击穿电压，因此，有可能开发出非常高电压的肖特基二极管;(3) SiC是一种宽能带材料，因此，相对于任何硅器件而言，SiC可在高得多的温度下工作。

　　此外，因为太阳能微型逆变器需要监测电流、电压、温度等模拟参数，具有模拟和数字混合信号处理能力的微控制器有望在这里找到用武之地。

　　利用新材料提高光电转换效率

　　太阳能电池为未来大规模发电提供了巨大商机，但目前大部分太阳能电池的输出功率相对较低，典型的输出效率在15%%左右。

　　“太阳每天产生的太阳能为165,000太瓦特(TeraWatt)，我们只要能从中获取极小的一部分能量，就能朝解决能源危机问题迈进一大步”，IMCE首席运营官Luc Van den hove表示，“我们现在面临的最大技术挑战是如何降低电阳能电池的成本和提高其效率。” IMEC的太阳能电池开发计划的计划表是，到2011年120微米晶硅电池的效率有望达到20%;到2015年，厚度为80微米的晶硅太阳能电池的效率将高于20%。其技术的发展思路是，提高材料的吸收系数，使之接近太阳能光谱的最大光子通量，并具有较高迁移率。此外，通过采用旋涂工艺涂覆该材料，改善其薄膜形貌，从而提高载流子迁移率和可重复性。

　　另一方面，荷兰戴夫特理工大学和物质基础研究基金会研究人员指出，非常小的特定半导体晶体会产生电子的“雪崩效应”。在传统的太阳能电池中，1个光子只能精确地释出1个电子，而在某些半导体纳米晶体中，1个光子可释出2个或3个电子，这就是所谓的“雪崩效应”。这些释出的自由电子能够确保太阳能电池运作并提供电力。释出的电子越多，太阳能电池的输出功率也越大。这种物理效应为生产廉价的、高输出功率的太阳能电池铺平了道路，从而有望利用半导体纳米晶体(晶体尺寸在纳米范围内)来制造新型太阳能电池。此次的新发现表明，理论上由半导体纳米晶体组成的太阳能电池的最大输出能源效率将可能达到44%，同时有助于减少生产成本。

　　此外，IBM不久前声称他们已经在实验室实现了从1平方厘米的太阳能电池板上提取230W的能量，并最终获得70W可用电力的技术。其技术细节不祥。

　　参考文献：

　　[1] 预测太阳能光伏产业泡沫将在2009年破裂[R/OL].www.eepw.com.cn/article/80681.htm

　　[2] 专家倾情解读太阳能电池技术新发展[R/OL].www.eepw.com.cn/article/67704.htm

　　[3] 基于MPPT的智能太阳能充电系统研究[R/OL].www.eepw.com.cn/article/56593.htm

　　[4] 500W光伏并网逆变器设计[R/OL].www.eepw.com.cn/article/20976.htm

　　[5] 太阳能光伏发电系统的发展为半导体行业带来新机会[R/OL].www.eepw.com.cn/article/73805.htm