屋顶太阳能板将被取代?新型太阳能窗户:成本低 更稳定、高效

时间:2020-04-22 08:29:28       来源:快科技

半导体功率器件在电力电子行业有着非常广泛的应用,特别是近几年来,随着社会电子产业化及万物互联的应用需求,更进一步加速了电子化水平的进程;也对电力电子系统提出了更高的要求和挑战,如:高效率、高频化、高密度、小体积、高可靠性及长寿命等方面。

东微半导体的GreenMOS系列产品是国内最早量产并进入工业级应用的高压超级结产品系列,在国产品牌中占有领先地位,广泛应用于充电桩模块,通讯电源等大功率应用领域。

为了满足高密度快充的需求,东微半导体于近期推出了全新的超级硅MOSFET(Super-Silicon)系列产品,该系列采用成熟的硅基材料及工艺,可以确保在雷击、高温等极限工况下的长期可靠性以及稳定性。

同时,超级硅系列将GreenMOS的开关性能推向极致,可达到1MHz以上的开关频率,完全可以替代氮化镓器件在高压侧的应用。

在系统应用中的效率方面,以65W PD为例,超级硅系列在软开关有源钳位(ACF)拓扑中体现出优异的效率:

该方案中用到的OSS65R340JF, 属于超级硅系列,其效率基本与选用了氮化镓(GaN)的方案一致,完全可以满足高能效要求。尤其在更高频率400KHz条件下效率依然与GaN保持一致,体现了此系列产品极低的驱动损耗和开关损耗的特性,以下为效率对比图:

在功率密度方面,同样用65W的PD为例,基于东微超级硅系列的MOS做的Demo方案, 最大功率密度可达1.38W/cm?,直接对标氮化镓方案:

澳大利亚科学家在《Nano Energy》杂志上发表一篇论文称,可嵌入窗户玻璃的半透明太阳能电池可能会改变建筑、城市规划和发电。

由ARC激子科学中心和莫纳什大学的Jacek Jasieniak教授领导的研究人员已经成功地制造出了下一代钙钛矿太阳能电池,这种电池可以让光通过的同时产生电能。

目前他们正研究如何将这项新技术与澳大利亚玻璃制造商Viridian Glass的产品结合起来。

这项技术将把窗户改造成主动发电机,可能会给建筑设计带来革命性的变化。

研究人员说,两平方米的太阳能窗所产生的电量相当于一个标准的屋顶太阳能板。

据悉,半透明太阳能电池的想法并不新鲜,但之前的设计都失败了,因为它们非常昂贵、不稳定或效率低下。

常用的太阳能电池组件的稳定性非常低,因为时间久了它会形成一种无益的水性涂层。

Jasieniak教授和他的研究团队使用一种可以制成聚合物的有机半导体来代替一种常用的太阳能电池组件,由此产生了惊人的效果。

Jacek说:“屋顶太阳能的转换效率在15%到20%之间。”“这种半透明的电池转换效率为17%,但仍能透射10%以上的入射光,所以它们正好在这个区域。拥有能发电的窗户一直是人们的梦想,现在看来这是可能的。”

研究小组目前正在扩大制造过程,科学家Anthony Chesman博士说:“我们将寻求开发一种大规模的玻璃制造工艺,这种工艺可以很容易地转移到工业中,这样制造商就能很容易地采用这项技术。”

Jasieniak教授解释道:“太阳能电池的透明度可以提高,也可以降低。它们越透明,产生的电量就越少,这就成为建筑师需要考虑的问题。”

他还称,与目前的玻璃商业窗户相同程度的太阳能窗户每平方米将产生约140瓦的电力。

据了解,高层建筑的大窗户造价昂贵,但将这种半透明的太阳能电池纳入其中所产生额外成本是微不足道的。

“但即使有额外的花费,这栋建筑也可以免费用电”,Jasieniak教授说。

“这些太阳能电池意味着我们对建筑及其功能的思考方式将发生巨大变化。到目前为止,每一栋建筑的窗户设计基本上是被动的。现在他们将主动发电。”

他还说:“规划者和设计师甚至可能不得不重新考虑如何在场地上布置建筑,以优化墙体吸收阳光的方式。”

研究者Jae Choul Yu博士说:“我们的下一个项目是串联设备,并将使用钙钛矿太阳能电池作为底层,有机太阳能电池作为顶层。”

至于第一块商用半透明太阳能电池何时上市,Jasieniak教授表示:“这将取决于这项技术的成功推广程度,但我们的目标是在10年内实现这一目标。”

在产品成本方面,由于超级硅系列采用成熟的硅基材料,与GaN特殊的材料和生产工艺相比具有巨大的成本优势。尤其在消费领域,如:手机通讯类、电子产品适配器的应用,器件成本大概为同等规格GaN器件25-50%,同时驱动超级硅功率器件的控制芯片可选择性广泛,更避免了GaN驱动复杂的设计导致额外系统成本的增加。

超级硅系列已有量产规格包含耐压600、650和700V三档,最低Rdson为80mR,静态电流30A,对应功率段50-600W。

东微半导体还有全系列中低压高速器件,适用于不同快充方案的同步整流输出。

综上所述,在对成本、功率密度要求与日俱增的今天,超级硅系列可完美满足要求。目前,超级硅系列已在联想等多个主流客户端量产。

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