Inleiding: De toekomst aandrijven met geavanceerde materialen

De wereldwijde overgang naar duurzame energiebronnen is niet alleen een milieu-imperatief; het is een technologische revolutie. Hernieuwbare energiesystemen, zoals zonne-fotovoltaïsche (PV) centrales, windturbines en de infrastructuur die elektrische voertuigen (EV's) en energieopslag op gridschaal ondersteunt, vereisen ongekende niveaus van efficiëntie, betrouwbaarheid en vermogensdichtheid. Om aan deze eisen te voldoen, zijn materialen nodig die de grenzen van de prestaties verleggen. Voer Siliciumcarbide (SiC)in, een wide-bandgap (WBG) halfgeleidermateriaal dat snel onmisbaar wordt in het landschap van hernieuwbare energie. In tegenstelling tot traditioneel silicium (Si), biedt SiC superieure elektrische en thermische eigenschappen, waardoor vermogenselektronica-systemen mogelijk zijn die kleiner, sneller, lichter en aanzienlijk efficiënter zijn. Dit blogbericht duikt in de kritieke toepassingen van aangepast siliciumcarbide componenten in hernieuwbare energie, en onderzoekt waarom deze geavanceerde keramiek de sleutel is tot het ontsluiten van een schonere, duurzamere energietoekomst, en hoe samenwerking met ervaren leveranciers zoals CAS nieuwe materialen (SicSino) innovatie in deze vitale sector kan versnellen.  

Belangrijkste toepassingen van hernieuwbare energie: waar SiC het verschil maakt

Siliciumcarbide is niet zomaar een incrementele verbetering; het is een fundamentele technologie die de volgende generatie hernieuwbare energiesystemen mogelijk maakt. De unieke eigenschappen ervan maken aanzienlijke vooruitgang mogelijk in verschillende toepassingen:  

• Zonne-energiesystemen: SiC zorgt voor een revolutie in zonne-omvormers, de cruciale componenten die de gelijkstroom die door PV-panelen wordt gegenereerd, omzetten in netcompatibele wisselstroom.
  • SiC-gebaseerde zonne-omvormers: Bereiken hogere conversie-efficiëntie (vaak meer dan 99%), wat betekent dat meer geoogste zonne-energie het net of de eindgebruiker bereikt.  
  • Hogere schakelfrequenties: Maakt het gebruik van kleinere magnetische componenten (inductoren, transformatoren) en condensatoren mogelijk, wat leidt tot aanzienlijk kleinere, lichtere en goedkopere omvormerontwerpen.
  • Verbeterde thermische prestaties: Maakt werking bij hogere temperaturen mogelijk, waardoor de grootte en kosten van koelsystemen (koellichamen, ventilatoren) worden verminderd, waardoor de betrouwbaarheid wordt verbeterd, vooral in zware buitenomgevingen.
  • Doelzoekwoorden: SiC zonne-omvormers, PV-omvormer efficiëntie, MPPT-controllers, op maat gemaakte SiC-vermogensapparaten, vermogensconversie van hernieuwbare energie.
• Windenergieopwekking: In windturbines beheren SiC-gebaseerde vermogensomvormers de variabele frequentie-energie die door de turbine wordt gegenereerd en zetten deze om voor netaansluiting.
  • Verbeterde omvormer-efficiëntie: Maximaliseert de energie die uit de wind wordt opgevangen, waardoor de algehele LCOE (Levelized Cost of Energy) wordt verbeterd.
  • Verhoogde Vermogensdichtheid: Cruciaal voor offshore windturbines waar ruimte en gewicht een premie hebben binnen de gondel. SiC maakt compactere en lichtere omvormersystemen mogelijk.  
  • Grotere betrouwbaarheid: De robuustheid van SiC is voordelig in de veeleisende bedrijfsomstandigheden van windturbines, waaronder temperatuurschommelingen en mechanische belasting, wat leidt tot een langere levensduur en minder onderhoud.  
  • Doelzoekwoorden: SiC windturbine-omvormers, vermogensconversiesystemen (PCS), offshore windtechnologie, hoogvermogen SiC-modules, netintegratie.
• Elektrische voertuigen (EV's) en laadinfrastructuur: SiC is een hoeksteentechnologie voor het verbeteren van de EV-prestaties en het versnellen van de oplaadtijden.
  • On-board laders (OBC's): SiC maakt kleinere, lichtere en efficiëntere OBC's mogelijk, waardoor het bereik van het voertuig en de verpakkingsflexibiliteit toenemen.
  • Tractie-omvormers: SiC-omvormers die de hoofdaandrijfmotor aansturen, bieden een hogere efficiëntie, wat direct bijdraagt aan langere rijafstanden of het mogelijk maakt kleinere accupakketten te gebruiken voor hetzelfde bereik.  
  • DC-snelladers: SiC maakt veel hogere vermogensniveaus (350 kW en hoger) mogelijk in laadstations, waardoor de oplaadtijden aanzienlijk worden verkort. De hogere efficiëntie vermindert ook de elektriciteitsverspilling tijdens het opladen en verlaagt de operationele kosten voor exploitanten van laadstations.
  • Doelzoekwoorden: SiC EV-laders, DC-snellaadstations, SiC on-board laders, EV-tractie-omvormers, automotive SiC MOSFET's.
• Energieopslagsystemen (ESS) en netintegratie: SiC speelt een cruciale rol bij het efficiënt beheren van opgeslagen energie en het integreren van hernieuwbare energie in het elektriciteitsnet.
  • Batterijbeheersystemen (BMS) & Omvormers: SiC verbetert de efficiëntie van bidirectionele energiestroom in batterijopslagsystemen, cruciaal voor zowel oplaad- als ontlaadcycli.  
  • Netgekoppelde omvormers: Zorgen voor een efficiënte en stabiele overdracht van energie tussen hernieuwbare bronnen/opslag en het elektriciteitsnet.  
  • Solid-State Transformatoren (SST's): SiC maakt de ontwikkeling mogelijk van compacte, efficiënte en zeer controleerbare SST's, die naar verwachting belangrijke componenten zullen zijn van toekomstige slimme netten, waardoor een betere integratie van gedistribueerde energiebronnen wordt vergemakkelijkt.  
  • Doelzoekwoorden: SiC-energieopslagsystemen, netgekoppelde omvormers, batterijbeheersystemen, slimme nettechnologie, solid-state transformatoren SiC.

Waarom kiezen voor siliciumcarbide voor hernieuwbare energiesystemen? De onmiskenbare voordelen

De adoptie van SiC in veeleisende toepassingen van hernieuwbare energie komt voort uit de fundamentele materiaaleigenschappen ten opzichte van conventioneel silicium (Si). Deze voordelen vertalen zich direct in verbeterde systeemprestaties, betrouwbaarheid en kosteneffectiviteit op systeemniveau:

• Hogere energie-efficiëntie: SiC-apparaten vertonen aanzienlijk lagere schakel- en geleidingsverliezen. Dit betekent dat er minder energie als warmte verloren gaat tijdens de energieconversie, waardoor de hoeveelheid bruikbare energie die door zonnepanelen of windturbines wordt geleverd, direct toeneemt, of het EV-bereik wordt verlengd.  
• Hogere bedrijfstemperatuur: SiC kan betrouwbaar werken bij junctietemperaturen van meer dan 200°C, vergeleken met
• Hogere spanningswerking: SiC bezit een doorslagveldsterkte die ongeveer 10 keer hoger is dan die van Si. Hierdoor kunnen SiC-apparaten bij een bepaalde dikte veel hogere spanningen blokkeren, wat eenvoudigere systeemarchitecturen mogelijk maakt (bijv. het gebruik van hogere DC-busspanningen in zonne- of EV-systemen) en het aantal componenten vermindert.  
• Hogere schakelfrequenties: SiC-apparaten kunnen veel sneller in- en uitgeschakeld worden dan Si-tegenhangers (MHz-bereik vs. kHz-bereik). Deze mogelijkheid stelt ontwerpers in staat om aanzienlijk kleinere, lichtere en goedkopere passieve componenten (inductoren en condensatoren) te gebruiken, wat leidt tot dramatische toenames in vermogensdichtheid.  
• Superieur warmtegeleidingsvermogen: SiC geleidt warmte effectiever dan Si, wat helpt om de warmte die tijdens de werking wordt gegenereerd efficiënter af te voeren. Dit helpt verder bij thermisch beheer en verbetert de betrouwbaarheid van het apparaat.  
• Verbeterde betrouwbaarheid en robuustheid: De sterke atoomverbindingen in SiC maken het tot een fysiek robuust materiaal, bestand tegen hoge temperaturen en straling, wat bijdraagt aan langere systeemlevensduur, vooral cruciaal voor infrastructuur zoals windmolenparken of gridopslag die naar verwachting tientallen jaren zullen functioneren.

Tabel: Siliciumcarbide (SiC) vs. Silicium (Si) voor vermogenselektronica

Eigendom	Silicium (Si)	Siliciumcarbide (SiC)	Impact op systemen voor hernieuwbare energie
Bandgapenergie	~1,1 eV	~3,2 eV	Hogere doorslagspanning, hogere bedrijfstemperatuur, lagere lekstroom
Elektrische doorslagveldsterkte	~0,3 MV/cm	~3 MV/cm	Hogere spanningsblokkeerbaarheid, dunnere driftgebieden, lagere R_DS(on)
Thermische geleidbaarheid	~1,5 W/cm·K	~3,7 W/cm·K (varieert met type)	Betere warmteafvoer, vereenvoudigde koeling, hogere betrouwbaarheid
Verzadigingssnelheid van elektronen	~1 x 107 cm/s	~2 x 107 cm/s	Hogere schakelfrequenties mogelijk
Max. bedrijfstemperatuur	~150−175∘C	> 200∘C (mogelijk hoger)	Verminderde koelvereisten, werking in zware omgevingen
Typische schakelfreq.	kHz-bereik (IGBT's, MOSFET's)	Hoog kHz- tot MHz-bereik (MOSFET's)	Kleinere passieve componenten (inductoren, condensatoren), hogere vermogensdichtheid

Exporteren naar Sheets

Aanbevolen SiC-kwaliteiten en componenttypen voor hernieuwbare toepassingen

Hoewel SiC een veelzijdig materiaal is dat wordt gebruikt in structurele en schurende toepassingen, draait het gebruik ervan in hernieuwbare energie voornamelijk om de halfgeleidereigenschappen voor vermogenselektronica. Belangrijkste componenten zijn onder meer:

• SiC MOSFET's (Metal-Oxide-Semiconductor Field-Effect Transistors): Dit zijn de dominante schakelapparaten in moderne SiC-gebaseerde vermogensomvormers. Ze bieden een lage aan-weerstand (waardoor geleidingsverliezen worden verminderd) en snelle schakelsnelheden (waardoor schakelverliezen worden verminderd). Verkrijgbaar in verschillende spanningswaarden (bijv. 650V, 1200V, 1700V en hoger) die geschikt zijn voor verschillende hernieuwbare toepassingen. Aangepaste SiC MOSFET's kunnen worden afgestemd op specifieke prestatiemaatstaven.  
• SiC Schottky-diodes: Vaak gebruikt als vrijloopdiodes naast Si IGBT's of SiC MOSFET's. Ze hebben een bijna nul omgekeerde herstelstroom, wat de schakelverliezen in de bijbehorende transistor aanzienlijk vermindert, waardoor de algehele efficiëntie van de omvormer wordt verbeterd.  
• SiC-vermogensmodules: Deze integreren meerdere SiC-dies (MOSFET's en/of diodes) in één pakket, vaak met geoptimaliseerde thermische interfaces en interconnecties. Modules vereenvoudigen het systeemontwerp, verbeteren de thermische prestaties en verbeteren de betrouwbaarheid. Opties variëren van standaard voetafdrukken tot aangepaste SiC-moduleontwerpen voor specifieke vermogensniveaus of lay-outs.  
• N-type SiC-wafers: Het fundamentele materiaal waarop SiC-apparaten worden vervaardigd. Hoogwaardige wafers met lage defectdichtheden zijn cruciaal voor het produceren van betrouwbare en hoogwaardige MOSFET's en diodes. Leveranciers zoals CAS nieuwe materialen (SicSino), die gebruikmaken van de expertise binnen de Weifang SiC-hub, kunnen toegang garanderen tot hoogwaardige materialen die nodig zijn voor veeleisende vermogenstoepassingen.  

Hoewel minder gebruikelijk in het vermogensconversiepad, kunnen andere SiC-vormen voorkomen in hernieuwbare systemen:

• SiC-keramiek (bijv. gesinterd SiC, reactiegebonden SiC): Kan worden gebruikt voor zeer duurzame componenten in zware omgevingen zoals geconcentreerde zonne-energiecentrales (CSP) (bijv. warmtewisselaars, ontvangerbuizen) of mogelijk structurele elementen in turbines waar extreme temperatuur- of slijtvastheid nodig is.  

Ontwerpoverwegingen voor de implementatie van SiC in hernieuwbare energiesystemen

Het succesvol benutten van de voordelen van SiC vereist zorgvuldige ontwerpoverwegingen die verschillen van traditionele op silicium gebaseerde benaderingen:

• Gate-aandrijving ontwerp: SiC MOSFET's vereisen specifieke gate-aandrijvingsspanningen (vaak asymmetrisch, bijv. +20V / -5V) en hoge piekstromen vanwege hun snelle schakelsnelheden. Het gate-aandrijvingscircuit moet zorgvuldig worden ontworpen om betrouwbaar schakelen te garanderen, spanningsoverschrijdingen/onderschrijdingen te beheren en valse inschakeling te voorkomen. Geoptimaliseerde gate-aandrijvings-IC's zijn essentieel.  
• Thermisch beheer: Hoewel SiC heter werkt, betekent de verhoogde vermogensdichtheid dat er meer warmte wordt gegenereerd in een kleiner gebied. Efficiënte thermische paden van de SiC-die naar de omgeving zijn cruciaal. Dit omvat het selecteren van geschikte verpakkingen, thermische interfacematerialen (TIM's) en heatsink- of koelsysteemontwerpen. Geavanceerde thermische simulatie is vaak vereist.
• Circuitlay-out en parasieten: De hoge schakelsnelheden (dV/dt, dI/dt) maken SiC-circuits zeer gevoelig voor parasitaire inductie en capaciteit in de PCB-lay-out en componentverpakking. Het minimaliseren van lusinducties (vooral in de vermogenslus en de gate-aandrijflus) is cruciaal om spanningspieken, ringing en elektromagnetische interferentie (EMI) te verminderen. Zorgvuldige PCB-lay-outtechnieken zijn van het grootste belang.  
• EMI/EMC-beheer: Snel schakelen genereert hogere frequentieharmonischen, wat mogelijk de EMI verhoogt. Effectieve filter-, afscherm- en lay-outstrategieën zijn nodig om te voldoen aan de elektromagnetische compatibiliteitsnormen (EMC).  
• Kortsluitbeveiliging: Vroege SiC MOSFET's hadden beperkte kortsluitweerstandstijden in vergelijking met Si IGBT's. Moderne apparaten zijn aanzienlijk verbeterd, maar robuuste en snelwerkende kortsluitdetectie- en beschermingsmechanismen blijven essentiële ontwerpelementen.
• Systeemniveau-optimalisatie: De volledige voordelen van SiC worden gerealiseerd wanneer het hele systeem is geoptimaliseerd rond de mogelijkheden ervan - gebruikmakend van kleinere passieven, verminderde koeling en mogelijk hogere DC-busspanningen. Het simpelweg vervangen van Si-apparaten door SiC in een bestaande topologie levert mogelijk niet de optimale resultaten op.

Tolerantie, afwerking en kwaliteitscontrole in SiC-vermogensapparaten

Het waarborgen van de betrouwbaarheid en prestaties van SiC-componenten in hernieuwbare energiesystemen met een lange levensduur vereist strenge kwaliteitscontrole gedurende het hele productieproces, van wafer tot verpakt apparaat:

• Waferkwaliteit: Het uitgangspunt is hoogzuivere SiC-substraten met lage defectdichtheid en epitaxiale lagen. Defecten zoals micropipes, stapelfouten en basale vlakdislocaties kunnen van invloed zijn op de opbrengst van het apparaat, de prestaties (bijv. lekstroom) en de betrouwbaarheid op lange termijn. Rigoureuze inspectie van inkomend materiaal is essentieel.  
• Uniformiteit van apparaatparameters: Nauwkeurige controle over productieprocessen is nodig om consistente apparaatparameters (bijv. drempelspanning Vth​, aan-weerstand RDS(on)​) over wafers en batches te garanderen. Dit is cruciaal voor het parallel schakelen van apparaten in hoogvermogensmodules.  
• Die-singulatie en -behandeling: SiC is harder en brozer dan Si, waardoor gespecialiseerde snijtechnieken nodig zijn om te voorkomen dat de die wordt afgebroken of barst, wat de betrouwbaarheid in gevaar kan brengen. Zorgvuldige behandeling gedurende de montage is essentieel.  
• Verpakkingsintegriteit: Het apparaatpakket moet de SiC-die beschermen tegen omgevingsfactoren (vocht, verontreiniging) en robuuste elektrische en thermische verbindingen bieden. Kwaliteitscontrole omvat het controleren op holtes in die-hechting of gietmassa's, draadverbindingsintegriteit en pakketafdichting.  
• Betrouwbaarheidstests: SiC-apparaten worden onderworpen aan uitgebreide betrouwbaarheidstests om ze te kwalificeren voor veeleisende toepassingen. Belangrijkste tests zijn onder meer:
  • Hoge temperatuur omgekeerde bias (HTRB)
  • Hoge temperatuur gate bias (HTGB)
  • Temperatuurcycli (TC)
  • Vermogenscycli
  • Vochttests (HAST, THB)
  • Leveranciers moeten uitgebreide betrouwbaarheidsgegevens verstrekken.

Nabewerking en verpakking voor prestaties en betrouwbaarheid

De reis van een vervaardigde SiC-wafer naar een functioneel vermogensapparaat of -module omvat kritieke nabewerkings- en verpakkingsstappen:

• Waferverdunning en back-metalisatie: Wafers kunnen worden uitgedund om de thermische weerstand en RDS(on)​ te verminderen, gevolgd door de afzetting van metallagen op de achterkant voor solderen of sinteren tijdens die-hechting.
• Die-hechting: Het bevestigen van de SiC-die aan het substraat (bijv. Direct Bonded Copper – DBC) of de leadframe. Veelgebruikte methoden zijn solderen, zilver sinteren (de voorkeur voor hoge temperaturen en betrouwbaarheid) of epoxy-hechting. Hechting zonder holtes is cruciaal voor thermische prestaties.
• Interconnecties: Het verbinden van de bovenzijde pads (gate, source) van de SiC-die met de pakketdraden of het substraat. Draadverbinding (aluminium of koper) is gebruikelijk, maar geavanceerde technieken zoals koperen clips of directe draadhechting worden gebruikt in hoogwaardige modules om de inductie te verminderen en de betrouwbaarheid te verbeteren.
• Inkapseling/gieten: Het beschermen van de die en interconnecties met behulp van transfergietmassa's (epoxy's) of gelvullingen in modulebehuizingen. De inkapseling moet bestand zijn tegen hoge temperaturen en bescherming bieden tegen het milieu.  
• Modulemontage: Voor vermogensmodules worden meerdere dies geïntegreerd op een gemeenschappelijk substraat, vaak met geïntegreerde temperatuursensoren of gate-aandrijvingscomponenten, en ingesloten in een standaard of aangepaste behuizing.
• Eindtests: Uitgebreide elektrische tests (statische en dynamische parameters), thermische weerstandsmetingen en mogelijk inbranden worden uitgevoerd op verpakte apparaten of modules om vroege storingen uit te sluiten.

Veelvoorkomende uitdagingen bij SiC-implementatie en hoe deze te overwinnen

Ondanks de overtuigende voordelen brengt het implementeren van SiC-technologie, met name in veeleisende hernieuwbare toepassingen, uitdagingen met zich mee:

• Hogere initiële componentkosten: SiC-apparaten zijn momenteel duurder dan hun Si-tegenhangers vanwege complexe kristalgroei, kleinere wafermaten (hoewel de overgang naar 200 mm) en historisch lagere opbrengsten.
  • Beperking: Focus op kostenbesparingen op systeemniveau (verminderde koeling, kleinere passieven, hogere efficiëntie). Kosten dalen met een hogere volumeproductie en technologische volwassenheid. Samenwerken met concurrerende leveranciers zoals die in de Weifang-hub, zoals CAS nieuwe materialen (SicSino), kan toegang bieden tot hoogwaardige, betaalbare oplossingen.  
• Gate-aandrijving complexiteit: Zoals vermeld, vereist SiC een geavanceerder gate-aandrijvingsontwerp dan Si.
  • Beperking: Gebruik commercieel verkrijgbare SiC-specifieke gate-aandrijvings-IC's, volg de toepassingsnotities van de fabrikant zorgvuldig op en investeer in zorgvuldig lay-outontwerp en simulatie. Samenwerken met leveranciers die technische ondersteuning bieden, is voordelig.
• Betrouwbaarheidsdemonstratie in zware omgevingen: Hoewel inherent robuust, vereist het aantonen van betrouwbaarheid op lange termijn (20+ jaar) in de specifieke, vaak zware omstandigheden van zonnevelden of offshore windparken uitgebreide tests en veldgegevens.
  • Beperking: Werk samen met gerenommeerde leveranciers die uitgebreide betrouwbaarheidsgegevens verstrekken en een staat van dienst hebben in veeleisende toepassingen (bijv. automotive, industrieel). Implementeer robuuste monitoring en bescherming op systeemniveau.
• Volwassenheid en beschikbaarheid van de supply chain: Hoewel de SiC-supply chain snel verbetert, is deze minder volwassen dan die van silicium. Het garanderen van een consistente levering van hoogwaardige wafers en apparaten, vooral voor grootschalige projecten, vereist zorgvuldige selectie van leveranciers en relatiebeheer.
  • Beperking: Werk samen met gevestigde leveranciers met sterke productiecapaciteiten en duidelijke capaciteitsplannen. Overweeg leveranciers die geïntegreerd zijn in belangrijke productiehubs, zoals CAS nieuwe materialen (SicSino) binnen de Weifang SiC-cluster van China, die meer dan 80% van de SiC-output van het land vertegenwoordigt en potentiële supply chain-zekerheid biedt.

Hoe u de juiste SiC-leverancier kiest: Partnerschap voor succes

Het selecteren van de juiste leverancier voor SiC-componenten is cruciaal voor het succes van het project, vooral wanneer aangepaste siliciumcarbide oplossingen nodig zijn. Belangrijke factoren om te evalueren zijn:

• Technische expertise: Beschikt de leverancier over diepgaande kennis van de fysica van SiC-apparaten, productieprocessen, verpakking en applicatievereisten, met name op het gebied van hernieuwbare energie? Zoek naar sterke R&D-capaciteiten.
• Productportfolio: Bieden ze een relevant assortiment SiC MOSFET's, diodes en vermogensmodules die de vereiste spannings- en stroomsterktes dekken? Hebben ze cruciaal op maat gemaakt SiC-component capaciteiten?
• Productiecapaciteiten en kwaliteitssystemen: Evalueer hun waferfabricage-, assemblage- en testfaciliteiten. Zijn ze gecertificeerd volgens relevante kwaliteitsnormen (bijv. ISO 9001, IATF 16949 voor betrouwbaarheid van automobielkwaliteit)? Kunnen ze de productie opschalen om aan uw volumebehoeften te voldoen?
• Betrouwbaarheidsgegevens en trackrecord: Vraag uitgebreide betrouwbaarheidsrapporten en kwalificatiegegevens op. Hebben ze ervaring met het leveren van SiC-apparaten voor vergelijkbare veeleisende toepassingen?
• Maatwerk en technische ondersteuning: Kunnen ze oplossingen op maat bieden (bijv. aangepaste apparaatparameters, unieke verpakking)? Bieden ze sterke applicatieondersteuning, inclusief simulatiemodellen, referentieontwerpen en deskundig advies?
• Veerkracht van de toeleveringsketen en locatie: Beoordeel de stabiliteit van hun toeleveringsketen en hun productievoetafdruk.

Waarom CAS new materials (SicSino) overwegen?

Voor bedrijven die op zoek zijn naar hoogwaardige, aangepast siliciumcarbide oplossingen, CAS nieuwe materialen (SicSino) biedt een aantrekkelijke optie:

• Strategische locatie: Gelegen in Weifang City, de erkende hub van China's SiC-productie van aanpasbare onderdelen, met toegang tot een enorm ecosysteem en toeleveringsketen.
• Sterke steun: Als onderdeel van het CAS (Weifang) Innovation Park en met gebruik van de wetenschappelijke bekwaamheid van de Chinese Academie van Wetenschappen (CAS), profiteert SicSino van eersteklas R&D-mogelijkheden en een robuuste talentenpool.
• Diepe betrokkenheid in de industrie: Sinds 2015 hebben ze lokaal SiC-productietechnologie geïntroduceerd en talloze bedrijven ondersteund. SicSino beschikt over diepgaande praktische kennis van SiC-productie, van materialen tot eindproducten.
• Expertise in maatwerk: Met een breed scala aan technologieën (materiaal, proces, ontwerp, meting) zijn ze goed uitgerust om te voldoen aan diverse op maat gemaakt SiC-component behoeften voor toepassingen in hernieuwbare energie.
• Kwaliteit en kosteneffectiviteit: Ze bieden toegang tot hoogwaardigere, kosteneffectieve, op maat gemaakte SiC-componenten binnen China, ondersteund door binnenlandse eersteklas professionele teams.
• Technologieoverdrachtdiensten: Op unieke wijze kan SicSino partners helpen bij het opzetten van hun eigen gespecialiseerde SiC-productiefaciliteiten door middel van uitgebreide technologieoverdracht en kant-en-klare projectdiensten, waardoor een betrouwbare implementatie van technologie en investeringsrendement wordt gewaarborgd. Dit toont een diepgaande expertise en toewijding aan de groei van de industrie.

Samenwerking met een leverancier zoals CAS nieuwe materialen (SicSino), ingebed in een belangrijke productiehub en ondersteund door aanzienlijke R&D, kan de betrouwbare, hoogwaardige en vaak SiC-oplossingen op maat benodigd om uit te blinken in de competitieve markt voor hernieuwbare energie.

Kostenfactoren en doorlooptijdoverwegingen voor SiC-componenten

Inzicht in de factoren die de kosten en beschikbaarheid van SiC-apparaten beïnvloeden, helpt bij de planning en inkoop voor projecten op het gebied van hernieuwbare energie:

• Belangrijkste kostenfactoren:
  • SiC-waferkosten: De belangrijkste factor, beïnvloed door wafergrootte (150 mm vs. 200 mm), kwaliteit (defectdichtheid) en de complexiteit van substraat en epitaxiale groei.
  • Die-grootte: Grotere dies (voor hogere stroomsterktes) betekenen minder dies per wafer, waardoor de kosten per apparaat toenemen.
  • Apparaatcomplexiteit: Complexere structuren of verwerkingsstappen verhogen de kosten.
  • Verpakking: Geavanceerde verpakkingen (bijv. zilver sinteren, complexe vermogensmodules) kosten meer dan standaard discrete verpakkingen.
  • Testen en kwalificatie: Rigoureuze tests die nodig zijn voor hernieuwbare of automobieltoepassingen, verhogen de uiteindelijke kosten.
  • Volume: Schaalvoordelen hebben een aanzienlijke impact op de prijsstelling; hogere volumes leiden tot lagere kosten per eenheid.
• Doorlooptijdfactoren:
  • Waferbeschikbaarheid: Onderhevig aan vraag/aanbod dynamiek in de SiC-substratenmarkt.
  • Capaciteitsbenutting van de fabriek: Hoge vraag kan leiden tot langere doorlooptijden in de gieterij.
  • Montage- en testtijd: Afhankelijk van de complexiteit van de verpakking en de testvereisten.
  • Maatwerk: Aangepaste apparaten of modules hebben van nature langere doorlooptijden vanwege ontwerp-, gereedschaps- en kwalificatiecycli.
  • Marktomstandigheden: Schommelingen in de algemene halfgeleidermarkt en verstoringen in de toeleveringsketen kunnen de doorlooptijden beïnvloeden.

Vroege betrokkenheid bij leveranciers in het ontwerpproces en het verstrekken van duidelijke volumeprognoses kunnen helpen de kosten te beheersen en de levering veilig te stellen.

Zoals gebakken of zoals gesinterde oppervlakken:

• V1: Is siliciumcarbide-technologie volwassen en betrouwbaar genoeg voor grootschalige projecten op het gebied van hernieuwbare energie, zoals zonne-energieparken of offshore windmolenparken?
  • A1: Ja, de SiC-technologie is de afgelopen tien jaar aanzienlijk volwassener geworden. Het wordt steeds vaker toegepast in commerciële zonne-omvormers, windturbine-omvormers, EV-laders en industriële toepassingen. Toonaangevende leveranciers leveren uitgebreide betrouwbaarheidsgegevens die prestaties aantonen die geschikt zijn voor infrastructuurprojecten met een lange levensduur. Grote fabrikanten van systemen voor hernieuwbare energie ontwerpen actief SiC in hun nieuwe platforms vanwege de bewezen voordelen op het gebied van efficiëntie, vermogensdichtheid en kostenbesparingen op systeemniveau.  
• V2: Hoe verhouden de totale systeemkosten met SiC zich tot die met traditioneel silicium (Si) in toepassingen voor hernieuwbare energie?
  • A2: Hoewel individuele SiC-componenten momenteel duurder zijn dan hun Si-tegenhangers, leidt het gebruik van SiC vaak tot lagere totale systeemkosten. Dit wordt bereikt door aanzienlijke besparingen op andere gebieden: minder behoefte aan koelsystemen (kleinere koellichamen/ventilatoren), kleinere en goedkopere passieve componenten (inductoren, condensatoren) dankzij werking op hogere frequentie, potentieel eenvoudigere systeemarchitecturen en een hogere energieopbrengst/omzet dankzij een hogere efficiëntie gedurende de levensduur van het systeem. De voordelen op systeemniveau wegen vaak op tegen de hogere initiële apparaatkosten.  
• V3: Welke specifieke voordelen bieden op maat gemaakte SiC-oplossingen van een leverancier zoals CAS new materials (SicSino) voor unieke uitdagingen op het gebied van hernieuwbare energie?
  • A3: Standaard SiC-apparaten voldoen aan veel behoeften, maar SiC-oplossingen op maat bieden prestaties op maat. Bijvoorbeeld, CAS nieuwe materialen (SicSino) zou potentieel SiC MOSFET's kunnen ontwikkelen met geoptimaliseerde RDS(on)​ versus schakelsnelheid trade-offs voor een specifieke omvormertopologie, een vermogensmodule kunnen ontwerpen met een unieke voetafdruk of verbeterde thermische interface voor een compacte omvormer, of apparaten kunnen leveren die zijn gescreend op specifieke betrouwbaarheidscriteria die nodig zijn in uitzonderlijk zware omgevingen. Hun diepgaande expertise, ondersteund door CAS en gelegen in de Weifang SiC-hub, stelt hen in staat om unieke technische uitdagingen aan te pakken en componenten te leveren die precies zijn afgestemd op veeleisende vereisten voor toepassingen in hernieuwbare energie, wat mogelijk zowel prestatie- als kostenvoordelen biedt door middel van gericht ontwerp.

Conclusie: Siliciumcarbide – De hernieuwbare revolutie stimuleren

Siliciumcarbide is niet langer een nichemateriaal; het is een cruciale enabler voor de volgende generatie systemen voor hernieuwbare energie. De inherente voordelen op het gebied van efficiëntie, temperatuurbehandeling, spanningscapaciteit en schakelsnelheid pakken direct de belangrijkste uitdagingen aan van het maximaliseren van de energieoogst, het verminderen van de systeemgrootte en het gewicht, en het garanderen van langdurige betrouwbaarheid in zonne-energie, windenergie, EV-laden en energieopslagtoepassingen. Door kleinere, lichtere, efficiëntere en uiteindelijk kosteneffectievere vermogensconversiesystemen mogelijk te maken, aangepast siliciumcarbide componenten versnellen de overgang naar een duurzame energietoekomst.  

Het kiezen van de juiste partner is van cruciaal belang om de adoptie van SiC succesvol te doorlopen. Leveranciers zoals CAS nieuwe materialen (SicSino), die diepgaande technische expertise combineren die geworteld is in de Chinese Academie van Wetenschappen, strategische positionering binnen China's belangrijkste SiC-productiehub en een focus op hoogwaardige, kosteneffectieve oplossingen op maat, staan klaar om ingenieurs, inkoopmanagers en OEM's te helpen. Of u nu geoptimaliseerde standaardcomponenten, volledig op maat gemaakte SiC-apparaten nodig heeft, of zelfs ondersteuning bij het opzetten van uw eigen productiecapaciteiten, het benutten van de juiste expertise is essentieel om het volledige potentieel van siliciumcarbide te benutten en een schonere wereld van stroom te voorzien.

Neem vandaag nog contact op met CAS new materials (SicSino) om uw aangepaste siliciumcarbide-vereisten voor uw volgende project op het gebied van hernieuwbare energie te bespreken.