כיצד לראות את פוטנציאל ההחלפה של דיודות סיליקון קרביד בתעשיית האנרגיה החדשה?

1, יתרון טכני: פריצת הגבולות הפיזיים של מכשירים מבוססי סיליקון-
התחרותיות המרכזית של דיודות סיליקון קרביד טמונה בתכונות החומר שלהן:

מאפיינים של תדר גבוה ויעילות גבוהה: ניידות האלקטרונים של סיליקון קרביד היא פי שלושה מזו של סיליקון, ורוחב פער הפס גדול פי שלושה מזה של סיליקון, מה שהופך את זמן ההתאוששות ההפוכה שלו לקצר ביותר (<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%.
עמידות בטמפרטורה גבוהה ואמינות גבוהה: חוזק שדה הפירוק הקריטי של סיליקון קרביד הוא פי 10 מזה של סיליקון, והוא יכול לעבוד ביציבות בסביבות טמפרטורות גבוהות מעל 600 מעלות. המוליכות התרמית שלו היא פי 3 מזו של הסיליקון, ויעילות פיזור החום שלו משופרת משמעותית. בממירים פוטו-וולטאיים, דיודות סיליקון קרביד יכולות להפחית את נפח מודולי פיזור החום ב-40% ולהאריך את תוחלת החיים של המערכת ליותר מ-20 שנה.
מזעור וקלות משקל: חוזק שדה פירוק גבוה מאפשר לעיצוב המכשיר להיות דק יותר, ותחת אותו הספק, הנפח של דיודות סיליקון קרביד הוא רק -שליש מהתקנים מבוססי סיליקון{{1}, מה שמפחית את המשקל ב-60%. תכונה זו חשובה במיוחד במערכת ההנעה החשמלית של רכבי אנרגיה חדשים, מכיוון שהיא יכולה לפנות יותר מקום לפריסת הסוללה.
2, תרחישי יישומים והיגיון חלופי בתעשיית האנרגיה החדשה
רכבי אנרגיה חדשים: קפיצה מעזר לליבה
מטען לרכב (OBC): דיודות סיליקון קרביד משיגות יעילות המרה של 99% בפלטפורמת מתח גבוה של 800V, שהיא גבוהה ב-5 נקודות אחוז ממכשירים מבוססי סיליקון-, ומהירות הטעינה מוגברת ב-30%. Tesla Model 3, BYD Han ודגמים אחרים אימצו מודולי כוח סיליקון קרביד בכמויות גדולות.
בקר מנוע: מהפך המורכב מדיודות סיליקון קרביד ו-MOSFET, שיכול להגביר את מהירות המנוע למעל 20000 סל"ד ולהשיג צפיפות הספק של מעל 50 קילוואט/ליטר. מערכת ההנעה החשמלית סיליקון קרביד המצוידת ב-NIO ET7 מפחיתה את צריכת האנרגיה המקיפה ב-6%.
ערימת טעינה: דיודות סיליקון קרביד משיגות יעילות המרת אנרגיה של 98% בערימות טעינה מהירה DC, תומכות בכוח טעינת יתר של 480kW ומקצרות את זמן הטעינה לפחות מ-10 דקות. State Grid השיקה פרויקט פיילוט לתקנון ערימות טעינה של סיליקון קרביד.
ייצור חשמל פוטו-וולטאי: מהפכת יעילות מריכוזית למבוזרת
מהפך מחרוזת: דיודות סיליקון קרביד מאפשרות ליעילות ההמרה המקסימלית של המהפך לעלות על 99%, והוא עדיין יכול לשמור על יעילות של מעל 98.5% בסביבות טמפרטורות גבוהות כמו מדבריות ורמות. Huawei, Sunac וחברות אחרות השיקו קו מוצרי ממירים פוטו-וולטאיים מלאים של סיליקון קרביד.
מיקרו מהפך: מאפייני המזעור של דיודות סיליקון קרביד הגדילו את צפיפות ההספק של ממירי מיקרו ל-1kW/L, הפחיתו את העלות של מודולים בודדים ב-40% וקידמו את הפיצוץ של שוק ה-BIPV.
מערכת אחסון אנרגיה: שדרוג מהעברת אנרגיה לניהול חכם
מערכת ניהול סוללות (BMS): דיודות סיליקון קרביד משיגות יעילות המרת אנרגיה של 99.5% בממירי DC- דו-כיווניים, מפחיתות את הפסדי הטעינה והפריקה של הסוללה ב-15% ומאריכות את חיי המחזור ב-20%. חברות כמו CATL ו-BYD יישמו את זה על תחנות כוח לאגירת אנרגיה.
אחסון אנרגיה בצד רשת: דיודות סיליקון קרביד תומכות בתפוקת הספק ברמת MW במערכות אחסון אנרגיה במתח גבוה-1500V, ומהירות התגובה של המערכת משופרת לרמת אלפיות השנייה, ומספקת תמיכה מרכזית בחיבור לרשת אנרגיה מתחדשת.
3, דפוס שוק: החלפה מקומית מואצת ומגמת ירידה בעלויות
נוף תחרותי עולמי
ענקיות בינלאומיות כגון Wolfspeed, Infineon ו-Rohm שולטות בשוק הגבוה-עם נתח שוק עולמי של 65% עבור התקני כוח סיליקון קרביד עד 2024, אך היצרנים הסיניים עולים במהירות. Tianyue Advanced, Tianke Heda וארגונים אחרים השיגו ייצור המוני של מצעים בגודל 6 אינץ', ומצעים בגודל 8 אינץ' נכנסו לשלב אימות הלקוח.
בשנת 2024, גודל השוק של דיודות סיליקון קרביד בסין יגיע ל-2.8 מיליארד יואן, גידול של 55% בשנה-לאחר-שנה, מתוכם מוצרים בדרגת רכב מהווים למעלה מ-60%. ההערכה היא שעד 2030, נתח השוק העולמי של דיודות סיליקון קרביד סיניות יגדל ל-35%.
הפחתת עלויות מניעה את ההחלפה
שיעור עלות המצע ירד מ-70% ב-2020 ל-45% ב-2025, ומחירם של מצעי סיליקון קרביד בגודל 6-אינץ' ירד מ-5000 יואן ליחידה ל-2000 יואן ליחידה, כמעט פי שלושה מזה של מכשירים מבוססי סיליקון. עם ייצור המוני של מצעים בגודל 8 אינץ', העלויות צפויות לרדת עוד יותר.
דיודות סיליקון קרביד מקומיות מתומחרות ב-30% -50% יותר ממוצרים מיובאים, והיוו יתרון תחליפי בתחומים רגישים לעלות כגון רכבי אנרגיה חדשים ופוטו-וולטאים. לדוגמה, מודול הסיליקון קרביד המיוצר בארץ בשימוש ב-BYD Han EV חוסך 12000 יואן לרכב בהשוואה למוצרים מיובאים.