Prijave

Sunčeva energija je najčišća i najbnajobiljnija obnovaljiva izvor energije koja je dostupna. Sunčeve fotovoltačke (PV) ćelije ili ploče su uređaji koji pretvaraju sunčevu energiju u strujno energiju. Intenzivni razvoj i velkoskalo proizvodnja sunčevih ploča započela je od početka ovog tisućljeća. Globalna kapacitet PV sunčeve energije dostigla je 494,3GW 2018., a očekuje se da će rasti za više od 1 TW između 2019. i 2030. (Izvor: GlobalData Power Database). Većina dodatne kapaciteta tijekom ovog razdoblja procjenjuje se da će doći iz Kine, Indije i drugih zemalja u regiji Azije-Tihookeanskog područja. S brzim rastom instalirane kapaciteta i poboljšanjem tehnologije, prosječni kapitalni trošak postavljanja sunčeve PV smanji se značajno, ali još uvijek mnogo varira od zemlje do zemlje. Smanjenje troškova proizvodnje i državne sheme rezultiraju smanjenjem prosječne cijene sustava sunčeve PV. Globalni prosječni kapitalni trošak sunčevih PV elektrana bio je $4,162/kilowatt (KW) 2010., smanjujući se na $1,240/kW 2018., a procjenjuje se da će dalje padać na temelju troškovnih procjena u nekoliko zemalja i dostići $997 do 2030. Slijedeći grafikon prikazuje trend prosječne cijene sustava globalne Solar PV i pet vodećih zemalja Solar PV između 2010. i 2018.

Tržište fotovoltačkih ploča, globalno, prosječna cijena ključnih zemalja i globalno ($/KW), 2010–2018 (Izvor: GlobalData)

Da bi ostali konkurentni, proizvođači fotovoltačkih ploča i snaga sustava neprestano traže nove tehnologije. Efikasnost pretvorbe snage, težina i veličina invertera te materijalne troškove su svi aspekti koje je potrebno uzeti u obzir pri dizajnu. Nivoi snage i napona solarnih pretvornika variraju ovisno o primjeni. Kućanstvene primjene su uglavnom ispod 10 kW, a poslovne obično raspuštaju između 10 kW i 70 kW. Elektrane na razini javnih utilita su iznad 70 kW. Trenutno većina elektrana još uvijek koristi maksimalni napon od 1000V, ali su nedavno razvijeni veliki solarni parkovi počeli povećavati fotovoltački napon na 1500V umjesto 1000V. Viši napon može smanjiti gubitke poluprovodnika i bakre i dalje poboljšati efikasnost snage sustava. Za napon od 1500V, 3-nivojska boost i inverter topologija postaju jedine važeće rješenje s uređajima za prebacivanje napona od 1200V.

Dijod SiC su bili široko korišteni u dizajnu konvertera PV boost, a MOSFETi SiC korišteni su u razvoju mnogih visoko performantnih invertera. U nastavku su dva primjera topologije koje se koriste u dizajnu PV invertera.

60kW Inverter s rješenjem TO-247 SiC MOSFET

1500V 150kW Inverter s TO-247 SiC MOSFET i IV1E SiC Modul rješenje IVCT je razvio 20kW prepleteni boost konverter kako bi demonstrirao performanse dijoda SiC i MOSFET-a. Konverter koristi četiri MOSFET-a 80mOhm 1200V IV1Q12080T4 i četiri dijode 10A 1200V IV1D12010T3. Pri 65kHz, konverter postiže učinkovitost od 99,4% s ulaznom naprijedom od 600V i izlaznom naprijedom od 800V. MOSFET-i se upravljaju pomoću pogonskog uređaja za SiC MOSFET IVCR1401. Donji grafovi prikazuju čistu Vds rastuću i padajuću ivicu.