隨著光伏儲能技術的崛起，SiC器件已成為微型逆變器性能提升的關鍵。看SiC器件如何為光伏儲能帶來革命性的改變！

編者按：

在當今能源轉型的大背景下，微型逆變器技術以其高效、可靠和靈活的特性，逐漸成為分布式能源系統的重要組成部分。而SiC器件作為一種具有優異性能的半導體材料，其在微型逆變器中的應用正日益受到業界的關注。

SiC器件以其高溫穩定性、高開關頻率和低損耗等特性，在微型逆變器中展現出巨大的應用潛力。其優異的性能不僅可以提高逆變器的轉換效率，降低系統成本，還可以增強系統的可靠性和安全性，為分布式能源系統的高效運行提供有力保障。

如何提升系統性能的同時，又能降低成本？如何提高產品的可靠性和耐用性？未來分布式能源系統中的發展前景會是如何？此次對話將圍繞“SiC器件在微型逆變器中的應用”這一主題，結合SiC器件在微型逆變器設計中的關鍵技術和應用案例一一探討。

對話導覽：

1、如何看待當前微型逆變器市場的發展現狀?SiC在微型逆變器中實現了多少的滲透率?

2、SiC器件在微型逆變器應用中如何提升效率和性能?有何創新解決方案可以分享?

3、盡管SiC具有許多優點，但其制造成本相對于傳統材料可能較高。在降低SiC器件成本和其可靠性、耐用性方面是如何綜合考量的?是否有典型的技術創新案例?

4、產業鏈下游的整機企業對上游的行業企業有哪些建議或期望?在合作中盡量滿足哪些需求，可以使雙方能夠共同推動光伏儲能逆變器市場發展?

5、在產業鏈上下游合作方面，如何與下游整機企業開展合作?如何看待整機企業當前重視的SiC器件質量保證問題?

6、如何看待SiC器件在微型逆變器中的應用趨勢和市場空間?

對話嘉賓：

1、如何看待當前微型逆變器市場的發展現狀？SiC在微型逆變器中實現了多少的滲透率？

安森美莊偉君：隨著可再生能源的迅猛發展，特別是太陽能光伏發電的普及，微型逆變器以其小巧的體積、高安全性和靈活性，在分布式光伏領域尤其是戶用及小型工商業光伏場景中備受青睞，其市場規模正在不斷擴大。現階段，由于應用場景對成本的敏感性較高，成為了限制SiC在光伏儲能微型逆變器中廣泛普及和高滲透率的主要障礙。業界普遍期待隨著供應鏈的成熟、制造工藝的優化以及市場需求的進一步拉動，SiC器件的價格能夠逐步下降至更具競爭力的水平，從而加速其在光伏儲能微型逆變器市場中的滲透與應用。

禾邁股份冷永生：目前，我接觸到的超過800V的光伏儲能微型逆變器中，MOS管及二極管主要使用SiC材料。而200V以下的低壓儲能微型逆變器則似乎仍使用普通的硅(Si)MOS。SiC主要應用于高壓領域，特別是在800V以上的場景中。

光伏新能源行業黃軍：近年來，在雙碳戰略的背景下，全球各國家和地區密集出臺多項關于光伏儲能行業的支持政策，為行業高質量發展創造了良好的政策環境。據ARENA調研，2023年，全球光伏新增裝機容量約345.5GW，其中，中國光伏新增裝機容量為216.88GW，同比增長148.1%。SiC器件性能優越，帶隙寬度大約是硅的3倍，其導熱率為硅的3.3 倍，具有高壓、高頻、高溫、高速的優良特性，能夠大幅提升光伏逆變器的功率密度，提高電能轉換效率，降低損耗，減少重量和體積，具有廣闊的應用前景。目前SiC SBD在光伏儲能逆變器中已廣泛使用，SiC MOS當前滲透率約不到10%(數據來源Yole)，但也在逐年快速提升。

陽光電源吳雄武：光伏儲能微型逆變器的應用情況目前是比較廣泛的。SiC作為一種重要的材料，在多個部件和組件中都有應用。例如，在輔助電路或系統、防逆流二極管、BGC組件等。

2、SiC器件在微型逆變器應用中如何提升效率和性能?有何創新解決方案可以分享?

安森美莊偉君：使用SiC器件的微型逆變器可以實現更高的功率密度，全方位提升了逆變器的效率和整體性能，同時在相同的封裝體積內，逆變器能處理更大的功率，這對于空間有限的分布式光伏儲能系統來說尤為重要，有助于優化系統布局節省安裝空間。

憑借我們完整的SiC產品供應鏈和領先市場的效率，安森美(onsemi)提供多款高性能SiC產品，包括650V和1200V的SiC MOSFET和SiC二極管，混合SiC模塊和全SiC模塊配合最新的F5BP封裝產品, 用于300kW+組串式逆變器, 215kW儲能PCS，這些產品有助于提高系統功率密度與轉換效率，從而降低整體系統成本。其中，1200V M3S EliteSiC MOSFET系列產品，具有領先業界的超低開關損耗Eon/Eoff值，可實現高頻開關，低反向恢復損耗，結到外殼的熱阻低，堅固可靠的技術符合AEC-Q101標準，可承受175°C的溫度，特別適用于光儲充中Boost升壓硬開關拓撲;650V EliteSiC MOSFET NTH4L015N065SC1和NTBL045N065SC是取代儲能系統應用中硅基開關的理想選擇；EliteSiC功率集成模塊采用1200V NXH40B120MNQ0雙升壓和NXH010P120MNF1 2件裝半橋，可以在公用事業規模系統中提供更高的功率密度；1700V EliteSiC MOSFET NTH4L028N170M1能夠提供高功率工業應用所需的更高擊穿電壓(BV)的SiC方案，兩款1700 V雪崩EliteSiC肖特基二極管(NDSH25170A、NDSH10170A)讓設計人員能夠實現在高溫高壓下穩定運行，同時由SiC賦能高能效的設計。

士蘭微付友文：SiC器件與光伏逆變器的迭代方向高度契合，光伏逆變器正朝著高轉換效率、高功率密度、低能量損耗，系統體積縮小的方向發展，而SiC功率器件具備高頻、高溫、高壓等優勢。采用SiC方案的光伏逆變器，整機系統效率可提升1%-2%左右，能量損耗降低50%以上，體積和重量減少40%-60%左右，可大幅降低系統度電成本及安裝維護成本。現階段SiC MOS 方案逐步應用于DC-DC(含MPPT)，可明顯提升性能，以及采用硅基IGBT+SiC SBD 混合方案，以SiC SBD 替換FRD來降低恢復損耗、提高電源效率。士蘭微通過發揮IDM一體化優勢，基于士蘭化合物半導體生產線，推出的1200V SiC芯片性能指標已達到國際領先水平，并同時研發650V、1700V、2000V等電壓段高性能SiC MOSFET芯片，及包含TO-247B-4L、TO-263-7L、TOLL、B10、B15、D4等多種封裝形式，適配光伏儲能逆變器應用場合。

陽光電源吳雄武：SiC器件在光伏儲能應用中的使用對提升效率和性能有著顯著的幫助。具體來說，SiC器件的集成度更高，這使得功率可以做得更大，電流也能達到更高的水平。這種高集成度、大功率和高電流的特性使得SiC器件在光伏儲能系統中能夠發揮重要作用，提高系統的整體效率和性能。因此，可以說SiC器件在光伏儲能應用中的幫助是相當大的。

3、盡管SiC具有許多優點，但其制造成本相對于傳統材料可能較高。在降低SiC器件成本和其可靠性、耐用性方面是如何綜合考量的?是否有典型的技術創新案例?

禾邁股份冷永生：SiC器件相較于普通器件，其成本較高。當應用在800V以上的高壓微型逆變器時，盡管降低成本有技術優化的空間，但我更關注器件本身的優化。如果不合適或精力不足，不會考慮低成本的器件。在開發階段，我會優先考慮性能而非成本，后期量產階段再考慮成本優化。

安森美莊偉君：安森美是少數能夠提供從襯底到模塊的端到端SiC解決方案的廠商之一，這種垂直整合能力使公司能夠更好地控制產品質量、降低成本，并確保供應鏈的穩定。通過對SiC晶圓生長、外延、器件設計、制造以及封裝測試等環節的全程掌控，安森美能夠優化各階段的工藝流程，減少中間環節成本，實現規模化生產效益。例如隨著市場對SiC器件的需求不斷增長，安森美加大了投資力度，擴建了在韓國的SiC生產線。同時，安森美還計劃進一步擴大其在全球的研發和制造能力，以滿足日益增長的SiC市場需求。

此外，安森美采取了多項措施來確保SiC產品具有高質量和高可靠性，包括通過外延生長前后的缺陷掃描、嚴格的工藝控制、對所有的芯片執行100%雪崩測試、實施產品級老化測試來消除外部柵極氧化物故障，來確保制造質量和可靠性。

士蘭微付友文：盡管多年以來，大到行業巨頭小到新晉廠商都在不斷加大力度推進 SiC器件成本的降低，但受限于材料、設計、制造工藝、設備等多方面因素，SiC器件的價格現在仍然普遍處于 Si器件價格 3 倍左右的高位。士蘭通過不斷對SiC器件設計和生產工藝進行優化，提高產品性能和良率，從而降低器件的成本；同時也優化整合供應鏈，在保證產品性能和質量的前提下積極選用國產化原材料，來推動器件成本優化。

4、產業鏈下游的整機企業對上游的行業企業有哪些建議或期望?在合作中盡量滿足哪些需求，可以使雙方能夠共同推動微型逆變器市場發展?

禾邁股份冷永生：就研發來說，目前我們沒有遇到什么困難。可能就是質量保證方面要做好一些，因為我們剛好遇到過有一個SiC二極管貼片質量問題，導致市場運行一段時間后都損壞了，而且必須召回。當時幸好沒有大批量使用。

陽光電源吳雄武：因為目前SiC器件應用方案都是相對成熟的系統方案，這些方案在結構上大同小異，沒有太多新穎之處。但在評估SiC器件在實際應用中的性能，某些參數在特定情況下對系統性能的影響可能更大，且目前尚不完全清楚其影響程度。

5、在產業鏈上下游合作方面，如何與下游整機企業開展合作?如何看待整機企業當前重視的SiC器件質量保證問題?

安森美莊偉君：安森美通過多種方式與下游整機企業實現廣泛合作，包括與整機企業共同開展技術研發項目，針對特定應用需求定制化設計SiC器件或模塊，確保產品性能、規格與整機系統高度匹配；為整機企業提供專業的SiC器件選型指導、系統級設計方案咨詢等技術支持服務，幫助整機企業優化系統設計，充分發揮SiC器件的性能優勢，降低系統總成本;與整機企業簽訂長期供應協議，確保穩定、及時的SiC器件供應，避免市場供需波動對整機企業生產計劃的影響等……

整機企業當前重視的SiC器件質量保證問題，實際上是出于多方面的綜合考慮，例如SiC器件作為提升整機產品性能、能效和競爭力的關鍵組件，整機企業對SiC器件質量的高度重視，反映了其對產品質量控制和品牌聲譽的戰略關切。其次，SiC器件的高工作電壓、高開關頻率、高熱導率等特點，對器件的制造工藝、封裝技術、材料選擇以及系統集成提出了極高要求，整機企業關注SiC器件的質量，實質上是對這些技術細節的嚴格把關，確保器件在長期、嚴苛工況下的穩定性和可靠性。再次，高質量的SiC器件能夠降低整機產品的故障率和維護成本，延長產品使用壽命，從而為整機企業帶來長期的經濟效益，與具備質量保證能力的供應商建立穩定合作關系，有助于整機企業規避供應鏈風險，確保供應鏈的連續性和靈活性。

士蘭微付友文：SiC器件的生產制造具有很多挑戰，相較于硅基器件，它需要開發新的高溫制造工藝，這些工藝會對器件的可靠性造成影響，通常會引發柵氧可靠性、閾值電壓漂移、體二極管退化以及dv/dt、di/dt失效問題。因此，SiC器件可靠性測試非常關鍵和重要。士蘭微電子依靠二十多年來的發展，已具備完善的可靠性測試能力和失效分析能力。士蘭檢驗檢測中心承擔士蘭微電子研發測試和產品質量監測責任，旨在驗證和確認產品的可靠性、準確性和合規性。中心的檢測精度和廣度已達到國內乃至國際頂尖水平。檢驗檢測中心可以進行多種環境試驗項目，包括高溫工作壽命試驗、低溫工作壽命試驗、高溫反向偏壓試驗、高溫柵極偏壓試驗、溫度循環試驗、加速濕度-無偏高壓試驗、高加速溫濕度應力測試(HAST)試驗、加速耐濕性無偏HAST試驗、穩態溫濕度偏置壽命試驗、高低溫濕熱存儲壽命試驗、高溫儲存壽命試驗、低溫儲存壽命試驗、間歇工作壽命試驗、功率循環試驗等，這些試驗項目可以對產品在不同環境下的性能進行測試，以評估產品的可靠性和適應性。

6、如何看待SiC器件在微型逆變器中的應用趨勢和市場空間?

禾邁股份冷永生：目前儲能光伏逆變器的發展越來越偏向于智能化，注重客戶的應用體驗和感覺。產品正在優化各種服務方面，如支持Wi-Fi、通信、APP、網站和云平臺等，以提高實時通信速度、抗干擾能力和數據傳輸穩定性。許多產品都在努力提升客戶的體驗感。關于未來的市場空間和趨勢，目前國內市場主要集中在大型、集中式的儲能需求，而國外個人客戶市場更為廣泛。

安森美莊偉君：全球范圍內隨著可再生能源政策的推動、環保意識的提升以及技術成本的下降，光伏市場持續增長，儲能系統市場需求也在迅速擴大。微型逆變器因其易于安裝、模塊化設計等優點，尤其適合住宅和商業屋頂光伏系統，與儲能系統的結合將進一步提升系統靈活性和能源利用效率，因此光伏儲能微型逆變器市場本身具有巨大的增長潛力。

而SiC器件的高效率、高功率密度、高工作溫度、低損耗等特性與光伏儲能微型逆變器追求的高能效、小型化、輕量化、長期穩定運行的目標契合，隨著SiC器件技術不斷成熟，制造工藝優化、良率提升、規模化生產等因素導致成本逐步下降，其經濟性優勢將更加凸顯，在逆變器中的應用將愈發普遍，市場滲透率有望持續提升，提升用戶的投資回報率，為全球能源轉型和可持續發展貢獻重要力量。

光伏新能源行業黃軍：SiC在光伏領域的應用發展，從研發探索到商業化應用至今還不足半個世紀，目前供應基本上仍掌握在國外品牌中，產業呈現美、日、歐三足鼎立的競爭格局，前五大廠商份額約90%。然而，SiC在光伏儲能行業仍然是在探索發展階段，近幾年來，受到國內積極政策和行業環境的推動，我國光伏產業發展不斷提速，新增裝機、累計裝機量穩居全球首位。隨著我國光伏產業已經具備了全球競爭力，SiC器件的應用也邁入了新高度，國產品牌具有巨大的發展空間。

無錫聯動張弘杰：SiC器件在微型逆變器中的應用已經相當普遍，成為該領域使用較多的器件類型之一。過去，SiC主要被用于常規的高壓儲能系統中，特別是在儲能能力分析和組串應用中起到了關鍵作用。然而，從當前行業趨勢來看，SiC的應用正在向更高頻率和更先進的材料如氮化鎵(GaN)轉移。

陽光電源吳雄武：目前，在條件允許的情況下，即成本能夠滿足時，SiC會被優先選擇使用。

結語：

SiC器件以其高溫穩定性、高開關頻率和低損耗等卓越性能，為微型逆變器帶來了前所未有的性能提升和成本優化，從而推動了分布式能源系統的快速發展。

技術創新是SiC器件在微型逆變器領域得以廣泛應用的關鍵。隨著新材料的應用、電路拓撲的優化以及控制算法的改進，SiC器件的性能不斷攀升，成本逐漸降低，使得其在市場應用中更具競爭力。目前，SiC器件已經廣泛應用于光伏、風能等可再生能源領域，為能源結構的優化和可持續發展注入了新的活力。

展望未來，SiC器件在微型逆變器中的應用前景更加廣闊。隨著全球對環保和可持續發展的重視程度不斷提高，分布式能源系統將得到更廣泛的應用。而SiC器件憑借其優異的性能和不斷的技術創新，將在這一領域發揮更加核心的作用。我們有理由相信，隨著技術的不斷進步和市場需求的不斷增長，SiC器件在微型逆變器中的應用將迎來更大的普及規模，為全球能源結構的優化和可持續發展作出更大的貢獻。

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審核編輯 黃宇