光伏發電中功率器件的應用分析

中國碳化硅行業是一個極具潛力的行業，其涉及的產品多樣化，產業鏈深入，應用領域廣泛，具有良好的市場發展前景。

我們都知道，碳化硅具備耐高壓、耐高溫、高頻、抗輻射等優良電氣特性，它突破硅基半導體材料物理限制，成為第三代半導體核心材料。

碳化硅材料性能優勢引領功率器件新變革。

功率器件的作用是實現對電能的處理、轉換和控制。以碳化硅為襯底制成的功率器件相比硅基功率器件，具有耐高壓、耐高溫、能量損耗低、功率密度高等優勢，可實現功率模塊小型化、輕量化。相同規格的碳化硅基 MOSFET 與硅基MOSFET 相比，其尺寸可大幅減小至原來的 1/10，導通電阻可至少降低至原來的 1/100。相同規格的碳化硅基 MOSFET 較硅基 IGBT 的總能量損耗可大大降低 70%。

應用（新能源方面）

新能源汽車

碳化硅功率器件主要應用于新能源車的電驅電控系統，相較于傳統硅基功率半導體器件，碳化硅功率器件在耐壓等級、開關損耗和耐高溫性方面具備許多明顯的優勢，有助于實現新能源車電力電子驅動系統輕量化、高效化，它廣泛應用于新能源車的主驅逆變器、OBC、DC/DC 轉換器和非車載充電樁等關鍵電驅電控部件。

各大主流新能源車廠商積極布局碳化硅車型。

碳化硅器件應用于車載充電系統和電源轉換系統，能夠有效降低開關損耗、提高極限工作溫度、提升系統效率，目前全球已有超過 20 家汽車廠商在車載充電系統中使用碳化硅功率器件；碳化硅器件應用于新能源汽車充電樁，可以減小充電樁體積，提高充電速度。SiC 在新能源汽車上的應用將在保證汽車的強度和安全性能的前提下大大減輕汽車的重量，有效提升電動車 10%以上的續航里程，減少80%的電控系統體積。

應用于直流快速充電樁的碳化硅市場空間未來有望大增。由于成本的原因，目前直流充電樁的碳化硅器件使用比例還相對較低。但通過配置碳化硅功率器件，直流快速充電樁能極大簡化內部電路，提高充電效率，減小散熱器的體積和成本，減小系統整體的尺寸、重量。隨著 800V 快充技術的應用，直流充電樁碳化硅市場有望高速增長。

光伏發電

在光伏發電應用中，基于硅基器件的傳統逆變器成本約占系統 10%左右，卻是系統能量損耗的主要來源之一。使用碳化硅 MOSFET 或碳化硅 MOSFET 與碳化硅 SBD 結合的功率模塊的光伏逆變器，轉換效率可從 96%提升至 99%以上，能量損耗降低 50%以上，設備循環壽命提升 50 倍，從而能夠縮小系統體積、增加功率密度、延長器件使用壽命、降低生產成本。高效、高功率密度、高可靠和低成本是光伏逆變器的未來發展趨勢。在組串式和集中式光伏逆變器中，碳化硅產品預計會逐漸替代硅基器件。

受益于中國 5G 通訊、新能源等新興產業的技術水平、產業化規模的世界領先地位，國內碳化硅器件巨大的應用市場空間驅動上游半導體行業快速發展，國內碳化硅廠商具有自身優勢。在全球半導體材料供應不足的背景下，國際龍頭企業紛紛提出碳化硅產能擴張計劃并保持高研發投入。同時，國內本土 SiC 廠家加速碳化硅領域布局，把握發展機會，追趕國際龍頭企業。

產品廣泛應用于汽車領域：電控、電池管理、車載逆變器、車載電子產品、充電樁等；通訊領域：各類電源、交換機等；工業領域：逆變器、變頻器、電動工具等；家電領域：風扇、洗衣機、掃地機、冰箱、空調等；消費電子領域：照明燈、醫療設備、無線充、移動電源等，并且產品質量始終保持在行業頂尖水平。