ソース: ines-solaire.org
INES の CEA は、Leti の CEA 研究所によって開発された GaN トランジスタで作られた 400W の光起電力マイクロインバーターの最初のプロトタイプを作成しました。
1.1 kW/L の高い電力密度と 97% の効率を提供します (0.3 kW/L およびシリコン コンポーネントを使用する従来技術の 95% と比較して)。
太陽電池パネルは直流電流を生成します。 それらを電力網に接続するにはインバーターが必要であり、電力網は消費者に交流電流を供給します。 この変換ステップは、新しいコンポーネントで最小限に抑えることができるエネルギー損失につながります。
大規模な地上設置型太陽光発電プラント、および 3 次または産業用建物に設置されたプラントには、「集中型」または「ストリング」インバータが装備され、三相配電網に接続されています。
家庭用設備の場合、利用可能な電気ネットワークは単相および低電圧です。 屋根に設置された太陽光発電パネルは、より多くの日陰になり、損失につながる可能性があります。 したがって、モジュール間の独立した動作、最適なユニット歩留まり、および非常にモジュール化された動作 (簡単な交換) を可能にする、各太陽光発電パネルにインバーターを関連付けることは興味深いことです。 200～500Wのこのタイプのインバーターは、マイクロインバーターと呼ばれます。 各パネルの背面に取り付けられています。
この機器には、主要コンポーネントであるパワー半導体が使用されています。
INES の CEA は、コストを削減し、エネルギー性能を向上させ、送電網をサポートするために、新世代のインバーターを開発しています。 これらのオブジェクトのコンパクトさも、発電所の設置および保守コストへの影響を制御し、材料の使用を最小限に抑えるための課題です。
私たちの研究は電子アーキテクチャに焦点を当てており、特にグルノーブルの CEA-LETI 研究所で開発された炭化ケイ素 (SiC) や窒化ガリウム (GaN) などの「大ギャップ」半導体を使用しています。
GaN技術は、シリコンを用いたパワー半導体の限界を押し広げる、いわゆる「ワイドギャップ」技術（ブロードバンド半導体）の1つです。
コストを削減しながら、小型化とエネルギー効率の向上を可能にします。
太陽光発電および自動車産業 (電気自動車を含む) は、GaN または SiC 半導体に基づくこれらの新しいコンバーターの主な成長ドライバーです。
CEA-Leti は、最先端のエピタキシー (600V および 1200V) と、同等のシリコンよりも優れた GaN 600V ダイオードとパワー トランジスタを製造する技術を持っています。 このコプレーナ技術により、保護（温度、電圧、電流など）機能と制御（ドライバ）機能を備えたパワーコンポーネントを「よりスマート」にすることが可能になります。 現在存在しない双方向電圧遮断器の設計も可能です。
INES の CEA は、これらの新しい GaN トランジスタの高温動的特性評価ベンチと、CEA Leti のコンポーネント部門によって製造されたトランジスタを使用した 400W 光起電力マイクロインバータの最初のプロトタイプを構築しました。 このマイクロインバータは、次の 2 つの変換ステージで構成されています。
- 5 つの GaN 100V トランジスタを含む DC/DC 段
- 4 つの GaN 650V トランジスタを含む DC/AC 段
2022 年末には、最適化された GaN トランジスタを使用した第 2 世代のマイクロインバータが計画されています。 他のサイズのインバーターも、より高い電力の概念を証明するためにターゲットにされます。
この技術は2025-2027までに市場に登場する予定です。 その間、INESのCEA-LetiとCEA-Litenの研究者は、技術を改善し、統合デジタル制御システムを開発します。 チームは、今後数年間で新しいプロトタイプを発表します。
この作品は、特許の対象であり、国際会議 (PCIM、EPE) でいくつかの記事やプレゼンテーションを行っています。
