光伏发电中功率器件的应用分析

中国碳化硅行业是一个极具潜力的行业，其涉及的产品多样化，产业链深入，应用领域广泛，具有良好的市场发展前景。

我们都知道，碳化硅具备耐高压、耐高温、高频、抗辐射等优良电气特性，它突破硅基半导体材料物理限制，成为第三代半导体核心材料。

碳化硅材料性能优势引领功率器件新变革。

功率器件的作用是实现对电能的处理、转换和控制。以碳化硅为衬底制成的功率器件相比硅基功率 器件，具有耐高压、耐高温、能量损耗低、功率密度高等优势，可实现 功率模块小型化、轻量化。相同规格的碳化硅基 MOSFET 与硅基MOSFET 相比，其尺寸可大幅减小至原来的 1/10，导通电阻可至少降 低至原来的 1/100。相同规格的碳化硅基 MOSFET 较硅基 IGBT 的总 能量损耗可大大降低 70%。

应用（新能源方面）

新能源汽车

碳化硅功率器件主要应用于新能源车的电驱电控系统，相较于传统硅基 功率半导体器件，碳化硅功率器件在耐压等级、开关损耗和耐高温性方面具备许多明显的优势，有助于实现新能源车电力电子驱动系统轻量化、高 效化，它广泛应用于新能源车的主驱逆变器、OBC、DC/DC 转换器和非 车载充电桩等关键电驱电控部件。

各大主流新能源车厂商积极布局碳化硅车型。

碳化硅器件应用于车载充电系统和电源转换系统，能够有效降低开关损耗、提高极限工作温度、提升系统效率，目前全球已有超过 20 家汽车厂商在车载充电系统中使用碳化硅功率器件；碳化硅器件应用于新能源汽车充电桩，可以减小充电桩体积，提高充电速度。SiC 在新能源汽车上的应用将在保证汽车的强度和安全性能的前提下大大减轻汽车的重量，有效提升电动车 10%以上的续航里程，减少80%的电控系统体积。

应用于直流快速充电桩的碳化硅市场空间未来有望大增。由于成本的原 因，目前直流充电桩的碳化硅器件使用比例还相对较低。但通过配置碳 化硅功率器件，直流快速充电桩能极大简化内部电路，提高充电效率， 减小散热器的体积和成本，减小系统整体的尺寸、重量。随着 800V 快充技术的应用，直流充电桩碳化硅市场有望高速增长。

光伏发电

在光伏发电应用中，基于硅基器件的传统逆变器成本约占系统 10%左右，却是系统能量损耗的主要来源之一。使用碳化硅 MOSFET 或碳化硅 MOSFET 与碳化硅 SBD 结合的功率模块的光伏逆变器，转换效率可从 96%提升至 99%以上，能量损耗降低 50%以上，设备循环寿命提升 50 倍，从而能够缩小系统体积、增加功率密度、延长器件使用寿命、降低生产成本。高效、高功率密度、高可靠和低成本是光伏逆变器的未来发展趋势。在组串式和集中式光伏逆变器中，碳化硅产品预计会逐渐替代硅基器件。

受益于中国 5G 通讯、 新能源等新兴产业的技术水平、产业化规模的世界领先地位，国内碳化硅器件巨大的应用市场空间驱动上游半导体行业快速发展，国内碳化硅厂商具有自身优势。在全球半导体材料供应不足的背景下，国际龙头企业纷纷提出碳化硅产能扩张计划并保持高研发投入。同时，国内本土 SiC 厂家加速碳化硅领域布局，把握发展机会，追赶国际龙头企业。

产品广泛应用于汽车领域：电控、电池管理、车载逆变器、车载电子产品、充电桩等；通讯领域：各类电源、交换机等；工业领域：逆变器、变频器、电动工具等；家电领域：风扇、洗衣机、扫地机、冰箱、空调等；消费电子领域：照明灯、医疗设备、无线充、移动电源等，并且产品质量始终保持在行业顶尖水平。

编辑：黄飞