태양광 발전의 대규모 확대는 에너지 및 환경 위기 관리에 긍정적인 영향을 미칠 것으로 예상된다.
증가하는 세계적 에너지 수요에 따라 주로 석유, 석탄, 천연 가스와 같은 화석 에너지는 결국 고갈될 것입니다. 또한 화석 에너지는 사용 중에 심각한 환경 오염을 일으킬 것입니다. 위의 문제를 해결하기 위해 태양 에너지, 풍력 에너지, 수력 및 핵 에너지와 같은 재생 에너지가 사람들의 관심을 끌고 있습니다.
태양 에너지를 활용하는 주요 방법은 태양광 발전입니다. 다른 발전 기술과 비교할 때 태양광 발전은 녹색이고 환경 친화적이며 충분한 태양 에너지 자원을 보유하고 발전 과정에서 안전하고 신뢰할 수 있으며 발전 장비를 설치하고 운반하기 쉽다는 장점이 있습니다. 태양광 발전의 대규모 홍보는 에너지 및 환경 위기의 거버넌스에 긍정적인 영향을 미칠 것으로 예상됩니다.
태양광 발전의 원리에 따르면 태양광 구성 요소(예: 태양 전지판)에 햇빛이 비추면 광자가 태양광 재료의 전자와 상호 작용하여 전자가 재료에서 빠져나와 광전류를 형성합니다. 즉 직류입니다. 대부분의 전기 장비는 AC로 구동되므로 태양광 어레이에서 생성된 직류는 직접 사용할 수 없으며, 직류를 교류로 변환하여 태양광 그리드 연결 전력을 달성해야 합니다.
위의 목적을 달성하는 핵심 장치는 인버터이므로 태양광 그리드 연결 인버터는 태양광 발전 기술의 핵심이며 인버터의 작업 효율은 태양 에너지의 이용 효율을 크게 결정합니다.
전력 장치는 태양광 그리드 연결 인버터의 핵심 구성 요소입니다. 오늘날 전기 산업에서 사용되는 다양한 반도체 장치는 대부분 실리콘(Si) 재료를 기반으로 하며 상당히 성숙하게 개발되었습니다. Si는 다양한 전자관과 집적 회로에 널리 사용되는 반도체 재료입니다. 전력 반도체 장치의 사용이 점점 더 다양해짐에 따라 고성능 요구 사항과 열악한 작업 환경이 있는 일부 응용 분야에서는 실리콘 장치의 사용이 제한됩니다. 이를 위해 사람들은 더 나은 성능의 반도체 장치를 개발해야 합니다. 그 결과 실리콘 카바이드(SiC)와 같은 와이드 밴드갭 반도체 장치가 탄생했습니다.
실리콘 기반 디바이스와 비교했을 때, 실리콘 카바이드 디바이스는 일련의 주목할 만한 우수한 특성을 보입니다.
(1) 높은 파괴 전계 강도: SiC의 파괴 전계 강도는 Si의 약 10배로, SiC 디바이스는 더 높은 차단 전압을 가지고 더 높은 전계 조건에서 작동할 수 있어 전력 밀도를 개선하는 데 도움이 됩니다.
(2) 넓은 밴드갭: SiC는 실온에서 고유 캐리어 농도가 낮아 온 상태에서 온 저항이 낮아집니다.
(3) 높은 포화 드리프트 속도: SiC는 더 높은 전자 포화 드리프트 속도를 가지고 있어 스위칭 프로세스 중에 더 빨리 정상 상태에 도달하고 스위칭 프로세스 중에 에너지 손실을 줄이는 데 도움이 됩니다.
(4) 높은 열전도도: SiC는 더 높은 열전도도를 가지고 있어 전력 밀도를 크게 개선하고 방열 시스템의 설계를 더욱 단순화하며 디바이스 수명을 효과적으로 연장합니다.
간단히 말해, 실리콘 카바이드 전력 장치는 태양광 인버터의 “높은 변환 효율”과 “낮은 에너지 소비”를 달성하는 데 필요한 낮은 역회복 특성과 빠른 스위칭 특성을 제공합니다. 이는 태양광 인버터의 전력 밀도를 개선하고 킬로와트시당 비용을 더욱 낮추는 데 중요합니다.