Aplikasi Karbida Silikon dalam Industri Fotovoltaik
Dengan meningkatnya permintaan energi global, energi fosil, terutama minyak, batu bara, dan gas alam, pada akhirnya akan habis. Selain itu, energi fosil juga akan menyebabkan pencemaran lingkungan yang serius selama penggunaannya. Untuk mengatasi masalah di atas, energi terbarukan seperti energi surya, energi angin, tenaga air, dan energi nuklir telah menarik perhatian masyarakat.
Cara utama untuk memanfaatkan energi surya adalah pembangkit listrik fotovoltaik. Dibandingkan dengan teknologi pembangkit listrik lainnya, pembangkit listrik fotovoltaik memiliki keunggulan ramah lingkungan dan ramah lingkungan, memiliki sumber daya energi surya yang cukup, aman dan andal dalam proses pembangkitan listrik, serta mudah dipasang dan diangkut peralatan pembangkit listrik. Dapat diperkirakan bahwa promosi pembangkit listrik fotovoltaik dalam skala besar akan berdampak positif pada tata kelola krisis energi dan lingkungan.
Menurut prinsip pembangkit listrik fotovoltaik, ketika sinar matahari menyinari komponen fotovoltaik (seperti panel surya), foton berinteraksi dengan elektron dalam bahan fotovoltaik, menyebabkan elektron lepas dari bahan dan membentuk arus foto, yang merupakan arus searah. Karena sebagian besar peralatan listrik menggunakan daya AC, arus searah yang dihasilkan oleh rangkaian fotovoltaik tidak dapat digunakan secara langsung, dan arus searah harus diubah menjadi arus bolak-balik untuk mencapai pembangkitan daya fotovoltaik yang terhubung ke jaringan.
Perangkat utama untuk mencapai tujuan di atas adalah inverter, sehingga inverter fotovoltaik yang terhubung ke jaringan merupakan inti dari teknologi pembangkitan daya fotovoltaik, dan efisiensi kerja inverter sangat menentukan efisiensi pemanfaatan energi surya.
Perangkat daya merupakan komponen inti dari inverter fotovoltaik yang terhubung ke jaringan. Saat ini, berbagai perangkat semikonduktor yang digunakan dalam industri kelistrikan sebagian besar berbasis bahan silikon (Si) dan telah berkembang cukup matang. Si merupakan bahan semikonduktor yang banyak digunakan dalam berbagai tabung elektronik dan sirkuit terpadu. Karena penggunaan perangkat semikonduktor daya menjadi semakin beragam, penggunaan perangkat silikon dibatasi dalam beberapa aplikasi dengan persyaratan kinerja tinggi dan lingkungan kerja yang keras. Hal ini mengharuskan orang untuk mengembangkan perangkat semikonduktor dengan kinerja yang lebih baik. Hasilnya, perangkat semikonduktor dengan celah pita lebar seperti silikon karbida (SiC) muncul.
Dibandingkan dengan perangkat berbasis silikon, perangkat silikon karbida menunjukkan serangkaian sifat luar biasa yang luar biasa:
(1) Kekuatan medan listrik tembus tinggi: Kekuatan medan listrik tembus SiC sekitar 10 kali lipat dari Si, yang membuat perangkat SiC memiliki tegangan pemblokiran yang lebih tinggi dan dapat bekerja dalam kondisi medan listrik yang lebih tinggi, yang membantu meningkatkan kerapatan daya.
(2) Celah pita lebar: SiC memiliki konsentrasi pembawa intrinsik yang lebih rendah pada suhu ruangan, yang akan menyebabkan resistansi aktif yang lebih rendah dalam keadaan aktif.
(3) Kecepatan pergeseran saturasi tinggi: SiC memiliki kecepatan pergeseran saturasi elektron yang lebih tinggi, yang membantunya mencapai keadaan stabil lebih cepat selama proses pengalihan dan mengurangi kehilangan energi selama proses pengalihan.
(4) Konduktivitas termal tinggi: SiC memiliki konduktivitas termal yang lebih tinggi, yang akan secara signifikan meningkatkan kerapatan daya, lebih menyederhanakan desain sistem pembuangan panas, dan secara efektif memperpanjang umur perangkat.
Singkatnya, perangkat daya silikon karbida menyediakan pemulihan balik rendah yang diperlukan dan karakteristik peralihan cepat untuk mencapai “efisiensi konversi tinggi” dan “konsumsi energi rendah” dari inverter fotovoltaik, yang sangat penting untuk meningkatkan kerapatan daya inverter fotovoltaik dan selanjutnya mengurangi biaya per kilowatt-jam.