Sumber: ines-solaire.org
CEA di INES telah menghasilkan prototaip pertama mikroinverter fotovoltaik 400W yang dibuat dengan transistor GaN yang dibangunkan oleh makmal CEA di Leti.
Ia menawarkan ketumpatan kuasa tinggi 1.1 kW/L dan kecekapan 97 peratus (berbanding 0.3 kW/L dan 95 peratus untuk teknologi konvensional menggunakan komponen silikon).
Panel fotovoltaik menghasilkan arus elektrik terus. Penyongsang diperlukan untuk menyambungkannya ke grid elektrik, yang menyediakan arus ulang-alik kepada pengguna. Langkah penukaran ini membawa kepada kehilangan tenaga yang boleh diminimumkan dengan komponen baharu.
Loji fotovoltaik besar yang dipasang di tanah serta loji yang dipasang pada bangunan tertiari atau perindustrian dilengkapi dengan penyongsang "berpusat" atau "tali" dan disambungkan ke grid elektrik tiga fasa.
Untuk pemasangan domestik, rangkaian elektrik yang tersedia adalah fasa tunggal dan voltan rendah. Panel fotovoltaik yang dipasang pada bumbung berpotensi tertakluk kepada lebih banyak teduhan, yang membawa kepada kerugian. Oleh itu, adalah menarik untuk mengaitkan penyongsang kepada setiap panel fotovoltaik yang membolehkan operasi bebas antara modul, hasil unit yang optimum dan operasi yang sangat modular (penggantian mudah). Penyongsang jenis ini, dengan kuasa 200 hingga 500 W, dipanggil penyongsang mikro. Ia dipasang di bahagian belakang setiap panel.
Peralatan ini menggunakan komponen utama: semikonduktor kuasa.
CEA di INES sedang membangunkan penyongsang generasi baharu untuk mengurangkan kos, meningkatkan prestasi tenaga dan menyokong grid kuasa. Kekompakan objek ini juga menjadi isu untuk mengawal kesan ke atas kos pemasangan dan penyelenggaraan loji kuasa, dan untuk meminimumkan penggunaan bahan.
Penyelidikan kami memberi tumpuan kepada seni bina elektronik dan menggunakan semikonduktor "jurang besar" seperti silikon karbida (SiC) dan galium nitrida (GaN), khususnya yang dibangunkan di makmal CEA-LETI di Grenoble.
Teknologi GaN ialah salah satu teknologi yang dipanggil "jurang lebar" (separa konduktor jalur lebar), yang menolak had semikonduktor kuasa menggunakan silikon.
Ia membolehkan pengecilan dan meningkatkan kecekapan tenaga sambil mengurangkan kos.
Industri fotovoltaik dan automotif (dengan kenderaan elektrik) adalah pemacu pertumbuhan utama bagi penukar baharu ini berdasarkan semikonduktor GaN atau SiC.
CEA-Leti mempunyai epitaksi terkini (600V dan 1200V) dan teknologi untuk menghasilkan diod GaN 600V dan transistor kuasa yang mengatasi prestasi setara silikon. Dengan teknologi coplanar ini, komponen kuasa boleh menjadi "lebih pintar" dengan perlindungan (suhu, voltan, arus, dll.) dan fungsi kawalan (pemandu). Ia juga mungkin untuk mereka bentuk pencelah voltan dua arah yang tidak wujud pada masa ini.
CEA di INES telah membina bangku pencirian dinamik suhu tinggi untuk transistor GaN baharu ini, serta prototaip pertama mikroinverter fotovoltaik 400W menggunakan transistor yang dibuat oleh Jabatan Komponen CEA Leti. Penukar mikro ini terdiri daripada dua peringkat penukaran:
- Peringkat DC/DC yang terdiri daripada 5 transistor GaN 100V
- Peringkat DC/AC yang terdiri daripada 4 transistor GaN 650V
Generasi kedua mikroinverter dirancang untuk penghujung tahun 2022, menggunakan transistor GaN yang dioptimumkan. Saiz penyongsang lain juga akan disasarkan untuk membuktikan konsep pada kuasa yang lebih tinggi.
Teknologi ini dijangka mencapai pasaran pada 2025-2027. Dalam pada itu, penyelidik di CEA-Leti dan CEA-Liten di INES akan menambah baik teknologi dan membangunkan sistem kawalan digital bersepadu. Pasukan itu akan memperkenalkan prototaip baharu pada tahun-tahun akan datang.
Kerja ini adalah subjek paten dan beberapa artikel dan pembentangan di persidangan antarabangsa (PCIM, EPE).
