Kako videti nadomestni potencial diod iz silicijevega karbida v novi energetski industriji?

1, Tehnična prednost: Prebijanje fizičnih meja naprav,-ki temeljijo na siliciju
Glavna konkurenčnost diod iz silicijevega karbida je v njihovih materialnih lastnostih:

Značilnosti visoke frekvence in visoke učinkovitosti: Mobilnost elektronov silicijevega karbida je trikrat večja od silicija, širina pasovne vrzeli pa je trikrat večja od silicija, zaradi česar je njegov povratni obnovitveni čas izjemno kratek (<10ns) and reduces switching losses by more than 70%. In the motor controller of new energy vehicles, the use of silicon carbide diodes can improve system efficiency by 3% -5% and increase range by 5% -10%.
Odpornost na visoke temperature in visoka zanesljivost: kritična razgradna poljska jakost silicijevega karbida je 10-krat večja od silicija in lahko stabilno deluje v okoljih z visoko temperaturo nad 600 stopinj. Njegova toplotna prevodnost je 3-krat večja od silicija, učinkovitost odvajanja toplote pa je znatno izboljšana. V fotovoltaičnih pretvornikih lahko diode iz silicijevega karbida zmanjšajo prostornino modulov za odvajanje toplote za 40 % in podaljšajo življenjsko dobo sistema na več kot 20 let.
Miniaturizacija in lahka teža: visoka prebojna poljska jakost omogoča tanjšo zasnovo naprave, pri enaki moči pa je prostornina diod iz silicijevega karbida le ena-tretjina naprav,-ki temeljijo na siliciju, kar zmanjša težo za 60 %. Ta funkcija je še posebej pomembna v sistemu električnega pogona vozil z novo energijo, saj lahko sprosti več prostora za postavitev baterije.
2, Scenariji uporabe in alternativna logika v novi energetski industriji
Nova energetska vozila: preskok od pomožne k jedru
Avtomobilski polnilec (OBC): diode iz silicijevega karbida dosegajo 99-odstotno učinkovitost pretvorbe na 800 V visokonapetostni platformi, kar je 5 odstotnih točk več kot pri napravah na osnovi silicija-, hitrost polnjenja pa se poveča za 30%. Tesla Model 3, BYD Han in drugi modeli so v veliki meri sprejeli močnostne module iz silicijevega karbida.
Krmilnik motorja: pretvornik, sestavljen iz diod iz silicijevega karbida in MOSFET-jev, ki lahko poveča hitrost motorja na več kot 20000 vrt./min in doseže gostoto moči nad 50kW/L. Električni pogonski sistem iz silicijevega karbida, opremljen z NIO ET7, zmanjša celovito porabo energije za 6 %.
Polnilni kup: Diode iz silicijevega karbida dosegajo 98-odstotno učinkovitost pretvorbe energije v enosmernih hitrih polnilnih kupih, podpirajo 480kW moči prekomernega polnjenja in skrajšajo čas polnjenja na manj kot 10 minut. State Grid je začel pilotni projekt za standardizacijo polnilnih pilotov iz silicijevega karbida.
Fotovoltaična proizvodnja električne energije: revolucija učinkovitosti od centralizirane k porazdeljeni
String inverter: Diode iz silicijevega karbida omogočajo, da največja učinkovitost pretvorbe pretvornika preseže 99 %, še vedno pa lahko ohrani učinkovitost nad 98,5 % v okoljih z visoko temperaturo, kot so puščave in planote. Huawei, Sunac in druga podjetja so lansirala celotno linijo izdelkov za fotovoltaične pretvornike iz silicijevega karbida.
Mikro pretvornik: Miniaturizacijske lastnosti diod iz silicijevega karbida so povečale gostoto moči mikro pretvornikov na 1kW/L, znižale stroške posameznih modulov za 40 % in spodbudile eksplozijo trga BIPV.
Sistem za shranjevanje energije: Nadgradnja s prenosa energije na inteligentno upravljanje
Sistem za upravljanje baterije (BMS): Diode iz silicijevega karbida dosegajo 99,5-odstotno učinkovitost pretvorbe energije v dvosmernih pretvornikih DC-DC, kar zmanjša izgube pri polnjenju in praznjenju baterije za 15 % in podaljša življenjsko dobo cikla za 20 %. Podjetja, kot sta CATL in BYD, so ga uporabila v elektrarnah za shranjevanje energije.
Shranjevanje energije na strani omrežja: diode iz silicijevega karbida podpirajo izhodno moč na ravni MW v sistemih za shranjevanje energije z visoko{1}}1500 V napetostjo, hitrost odziva sistema pa je izboljšana na milisekundno raven, kar zagotavlja ključno podporo za povezavo z omrežjem za obnovljivo energijo.
3, Tržni vzorec: Pospešena domača zamenjava in padajoči trend stroškov
Globalno konkurenčno okolje
Mednarodni velikani, kot so Wolfspeed, Infineon in Rohm, prevladujejo na vrhunskem-trgu, s 65-odstotnim svetovnim tržnim deležem napajalnikov iz silicijevega karbida do leta 2024, vendar kitajski proizvajalci hitro rastejo. Tianyue Advanced, Tianke Heda in druga podjetja so dosegla množično proizvodnjo 6-palčnih substratov, 8-palčni substrati pa so vstopili v fazo preverjanja strank.
Leta 2024 bo velikost trga diod iz silicijevega karbida na Kitajskem dosegla 2,8 milijarde juanov, kar je vsakoletno--letno povečanje za 55 %, od tega izdelki za avtomobilsko opremo predstavljajo več kot 60 %. Pričakuje se, da se bo do leta 2030 svetovni tržni delež kitajskih silicijevih karbidnih diod povečal na 35 %.
Znižanje stroškov spodbuja zamenjavo
Delež stroškov substrata se je zmanjšal s 70 % leta 2020 na 45 % leta 2025, cena 6--palčnih substratov iz silicijevega karbida pa je padla s 5000 juanov/kos na 2000 juanov/kos, kar je skoraj trikrat več kot pri napravah na osnovi silicija. Z množično proizvodnjo 8-palčnih substratov naj bi se stroški še znižali.
Domače diode iz silicijevega karbida so 30-50 % nižje od uvoženih izdelkov in so ustvarile nadomestno prednost na stroškovno občutljivih področjih, kot so nova energetska vozila in fotovoltaika. Na primer, doma proizveden modul iz silicijevega karbida, ki se uporablja v BYD Han EV, prihrani 12000 juanov na vozilo v primerjavi z uvoženimi izdelki.