Anvendelser

Solenergi er den reneste og mest abundante fornybare energikilden som er tilgjengelig. Solfotovoltaiske (PV) celler eller paneler er enhetene som konverterer solenergi til strøm. Intens utvikling og stor skala produksjon av solpaneler begynte i dette nye milleniet. Den globale sol-PV-kapasiteten nådde 494,3GW i 2018 og forventes å vokse med over 1 TW mellom 2019 og 2030 (Kilde: GlobalData Power Database). Mesteparten av kapasitetsutvidelsen under denne perioden estimeres å komme fra Kina, India og andre land i Asia-Pacific-regionen. Med den raskt voksende installerte kapasiteten og teknologiforbedringene, reduseres gjennomsnittlige investeringskostnadene for å sette opp sol-PV betydelig, men varierer fortsatt kraftig fra land til land. Den synkende produksjonskostnaden og statslige ordninger fører til en nedgang i gjennomsnittsprisen på sol-PV-systemer. Den globale gjennomsnittlige investeringskostnaden for sol-PV-anlegg var $4,162/kilowatt (KW) i 2010, redusert til $1,240/kW i 2018, og forventes å synke ytterligere basert på kostnadsestimater i flere land og nå $997 i 2030. Figur under viser trenden for gjennomsnittsprisen på globale sol-PV-systemer og de fem førende sol-PV-landene mellom 2010 og 2018.

Solarkraftmarked, globalt, gjennomsnittlig kostnad for nøkkelland og globalt ($/KW), 2010–2018 (Kilde: GlobalData)

For å opprettholde konkurransedyktighet, søker produsenter av solarkraft- og strømsystemer kontinuerlig etter nye teknologier. Effektivitet i kraftkonvertering og invertervekt/størrelse og materialekostnad er alle aspekter som et design må ta hensyn til. Solakonverterenes effekt- og spenningsnivå varierer avhengig av anvendelse. Husholdningsmessige anvendelser er vanligvis under 10 kW, mens kommersielle vanligvis ligger mellom 10 kW og 70 kW. Nettverksstasjoner har en effekt over 70 kW. For tiden bruker de fleste nettverksstasjoner fortsatt en maksimal busspenning på 1000V, men nylig utviklede store solgårder har begynt å øke solspenningen fra 1000V til 1500V. Høyere spenning kan redusere halvleder- og kobber tap og videre forbedre effektiviteten i strømsystemet. For en busspenning på 1500V blir 3-nivå boost og invertertopologier den eneste gyldige løsningen med 1200V skruingsenheter.

SiC-dioder har blitt vidt brukt i PV-boost-konverterdesign, og SiC MOSFET-er har blitt brukt i mange høy ytelse inverterutviklinger. Følgende er to topologi-eksempler som brukes i PV-inverterdesign.

60kW Inverter med TO-247 SiC MOSFET-løsning

1500V 150kW Inverter med TO-247 SiC MOSFET og IV1E SiC-modul løsning. IVCT har utviklet en 20kW interleaved boost-konverter for å demonstrere SiC-diod og MOSFET-ytelse. Konverteren bruker fire 80mOhm 1200V IV1Q12080T4 MOSFET-er og fire 10A 1200V IV1D12010T3 dioder. Ved 65kHz oppnår konverteren 99.4% effektivitet med 600V innspenning og 800V utspenning. MOSFET-ene drives av SiC MOSFET-driver IVCR1401. Bølgene nedenfor viser rene Vds stigende og synkende kanter.