電子發燒友網報道(文/黃山明)當前,SiC芯片已經在儲能系統中得到了廣泛應用,并且發展呈現出快速增長的趨勢,其技術優勢和市場潛力逐漸顯現。
SiC材料憑借其寬禁帶特性,在高溫、高壓和高頻場景下表現優異,顯著提升了儲能系統中逆變器、PCS等電力電子設備的效率。比如一些采用SiC的儲能系統可減少能量轉換損耗,提升整體能效,預計未來三到五年內功率密度將提升30%以上。
同時其工作溫度可達200°C以上的耐高溫性能使SiC在儲能設備中更穩定,同時體積和重量的減少有助于優化儲能系統集成,尤其在光儲一體化項目中更具競爭力。
尤其目前行業內已經開始轉向8英寸晶圓,加上技術的提升,不僅推動SiC芯片良率提升至90%以上,還逐步降低生產成本。預計2025年國產SiC芯片價格降幅達30%,推動其在儲能領域的規模化應用。
值得一提的是,采用SiC模塊的PCS效率可從傳統IGBT的96% 提升至99%以上,功率密度提高35%-50%,顯著縮短儲能系統投資回報周期(1-2年)。2025年國產SiC模塊成本已與進口IGBT模塊持平,疊加規模化生產,加速行業滲透。
近期儲能SiC新品
近期不少企業也相繼推出了一些儲能相關的SiC產品,例如AOS公司準備在2025年推出的第三代SiC MOSFET,相比上一代產品,通過縮小MOSFET芯片內部單元之間的距離,能夠在相同的芯片面積內集成更多的單元。這不僅顯著提高了器件的整體電流承載能力,有效降低了單位面積上的導通電阻。
在相同的工作條件下,這種設計能夠更高效地傳導電流,從而減少能量損耗和發熱,提升了整體系統的能效比。
同時,AOS還改進了器件的雪崩耐受性,使其在應對電感負載引起的瞬態電壓和電流尖峰時表現更加出色。增強的雪崩耐受性意味著器件能夠承受更高的非箝位電感開關能量,從而增強了設備在高應力環境下的可靠性和耐用性。
國內方面,基本半導體近期推出了SiC MOSFET模塊BMF240R12E2G3在125kW工商業儲能PCS中展現高頻高效、高溫穩定特性。效率表現上,在125kW的100%負載上效率可達99.1%,較IGBT方案提升3%,在120%負載情況下,效率為98.5%,滿足工商業高負荷需求。
參數上,電壓/電流為1200V/240A,導通電阻為5.5mΩ(25℃),開關頻率32-40kHz(可選),結溫范圍在-40~175℃,而行業主流通常為-40~150℃。
動態特性上,150℃時Eon較25℃下降35%,高溫重載效率顯著提升。而VSD僅1.35V,較普通SiC MOSFET降低30%,浪涌電流抵御能力提升50%。
穩定性上,通過BTD5350MCWR驅動芯片實現米勒鉗位保護,搭配BTP1521F電源芯片提供“-4V負偏壓”,防止誤觸發;TR-P15DS23 變壓器實現4W隔離供電,確保惡劣環境下驅動穩定性,整體方案通過AQG324認證。
小結
全球SiC器件產業正經歷從技術壟斷到多極競爭的變革。國際IDM廠商憑借先發優勢主導高端市場,國內企業通過成本控制與技術創新快速崛起。目前國產SiC模塊單價已與IGBT持平,規模化生產后進一步攤薄成本。全生命周期成本優勢顯著,工商業儲能回本周期縮短至1-2年。未來,隨著8英寸襯底量產、車規級驗證加速及光儲一體化爆發,國產SiC器件有望在全球市場實現彎道超車,助力雙碳目標達成。
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