منبع: ines-solaire.org
CEA در INES اولین نمونه اولیه میکرواینورتر فتوولتائیک 400 واتی ساخته شده با ترانزیستورهای GaN را تولید کرده است که توسط آزمایشگاههای CEA در Leti ساخته شده است.
چگالی توان بالای 1.1 کیلووات بر لیتر و راندمان 97 درصد (در مقایسه با 0.3 کیلووات در لیتر و 95 درصد برای فناوری های معمولی با استفاده از اجزای سیلیکونی) ارائه می دهد.
پانل های فتوولتائیک یک جریان الکتریکی مستقیم تولید می کنند. یک اینورتر برای اتصال آنها به شبکه برق مورد نیاز است که جریان متناوب را برای مصرف کنندگان فراهم می کند. این مرحله تبدیل منجر به تلفات انرژی می شود که می تواند با اجزای جدید به حداقل برسد.
نیروگاه های فتوولتائیک بزرگ روی زمین و همچنین نیروگاه های نصب شده در ساختمان های سوم یا صنعتی به اینورترهای "متمرکز" یا "رشته ای" مجهز شده و به شبکه برق سه فاز متصل می شوند.
برای تاسیسات خانگی شبکه برق موجود تک فاز و فشار ضعیف می باشد. پانل های فتوولتائیک نصب شده بر روی سقف ها به طور بالقوه در معرض سایه های بیشتری قرار می گیرند که منجر به تلفات می شود. بنابراین، جالب است که یک اینورتر را به هر پانل فتوولتائیک مرتبط کنیم که امکان عملکرد مستقل بین ماژولها، بازده واحد بهینه و عملیات بسیار ماژولار (جایگزینی آسان) را فراهم کند. به این نوع اینورتر با توان 200 تا 500 وات میکرو اینورتر می گویند. در پشت هر پانل نصب می شود.
این تجهیزات از اجزای کلیدی استفاده می کند: نیمه هادی های قدرت.
CEA در INES در حال توسعه اینورترهای نسل جدید برای کاهش هزینه، بهبود عملکرد انرژی و پشتیبانی از شبکه برق است. فشردگی این اجسام نیز به منظور کنترل تأثیر بر هزینه های نصب و نگهداری نیروگاه ها و به حداقل رساندن استفاده از مواد مورد توجه است.
تحقیقات ما بر روی معماری الکترونیک متمرکز است و از نیمه هادی های "شکاف بزرگ" مانند کاربید سیلیکون (SiC) و نیترید گالیم (GaN) استفاده می کند، به ویژه آنهایی که در آزمایشگاه های CEA-LETI در گرنوبل توسعه یافته اند.
فناوری GaN یکی از فنآوریهای موسوم به «شکاف گسترده» (نیمههادیهای باند پهن) است که محدودیتهای نیمههادیهای توان با استفاده از سیلیکون را برطرف میکند.
این امکان کوچک سازی و افزایش بهره وری انرژی را فراهم می کند و در عین حال هزینه ها را کاهش می دهد.
صنایع فتوولتائیک و خودروسازی (با وسایل نقلیه الکتریکی) محرک های اصلی رشد این مبدل های جدید مبتنی بر نیمه هادی های GaN یا SiC هستند.
CEA-Leti دارای اپیتاکسی پیشرفته (600 ولت و 1200 ولت) و فناوری برای تولید دیودهای GaN 600 ولت و ترانزیستورهای قدرتی است که عملکرد بهتری نسبت به سیلیکون دارند. با استفاده از این فناوری همسطح، میتوان قطعه برق را با عملکردهای حفاظتی (دما، ولتاژ، جریان و غیره) و کنترل (درایور) هوشمندتر کرد. همچنین می توان قطع کننده های ولتاژ دو طرفه را طراحی کرد که در حال حاضر وجود ندارند.
CEA در INES یک میز مشخصه دینامیکی با دمای بالا برای این ترانزیستورهای GaN جدید و همچنین اولین نمونه اولیه میکرواینورتر فتوولتائیک 400 واتی با استفاده از ترانزیستورهای ساخته شده توسط دپارتمان قطعات CEA Leti ساخته است. این میکرواینورتر از دو مرحله تبدیل تشکیل شده است:
- یک مرحله DC/DC شامل 5 ترانزیستور GaN 100V
- یک مرحله DC/AC شامل 4 ترانزیستور GaN 650V
نسل دوم میکرواینورترها برای پایان سال 2022 با استفاده از ترانزیستورهای GaN بهینه شده برنامه ریزی شده است. اندازه های دیگر اینورترها نیز به منظور اثبات مفهوم در توان های بالاتر مورد هدف قرار خواهند گرفت.
انتظار میرود این فناوری تا 2025-2027 به بازار برسد. در همین حال، محققان CEA-Leti و CEA-Liten در INES این فناوری را بهبود خواهند بخشید و یک سیستم کنترل دیجیتال یکپارچه را توسعه خواهند داد. این تیم در سال های آینده از نمونه های اولیه جدید رونمایی خواهد کرد.
این اثر موضوع ثبت اختراع و چندین مقاله و ارائه در کنفرانس های بین المللی (PCIM، EPE) است.
