كيف يمكن عرض إمكانية استبدال ثنائيات كربيد السيليكون في صناعة الطاقة الجديدة؟

1، الميزة التقنية: اختراق الحدود المادية للأجهزة التي تعتمد على السيليكون-.
تكمن القدرة التنافسية الأساسية لثنائيات كربيد السيليكون في خصائصها المادية:

خصائص التردد العالي والكفاءة العالية: تبلغ حركة الإلكترون في كربيد السيليكون ثلاثة أضعاف حركة السيليكون، وعرض فجوة النطاق ثلاثة أضعاف عرض السيليكون، مما يجعل وقت الاسترداد العكسي قصيرًا للغاية (<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%.
مقاومة درجات الحرارة العالية والموثوقية العالية: تبلغ قوة مجال الانهيار الحرج لكربيد السيليكون 10 أضعاف قوة السيليكون، ويمكن أن يعمل بثبات في بيئات درجة الحرارة العالية فوق 600 درجة. الموصلية الحرارية هي 3 مرات من السيليكون، وتم تحسين كفاءة تبديد الحرارة بشكل ملحوظ. في المحولات الكهروضوئية، يمكن لثنائيات كربيد السيليكون تقليل حجم وحدات تبديد الحرارة بنسبة 40% وإطالة عمر النظام إلى أكثر من 20 عامًا.
التصغير والوزن الخفيف: تتيح قوة مجال الانهيار العالية أن يكون تصميم الجهاز أرق، وتحت نفس الطاقة، يكون حجم ثنائيات كربيد السيليكون هو فقط -ثلث الأجهزة المعتمدة على السيليكون-، مما يقلل الوزن بنسبة 60%. هذه الميزة مهمة بشكل خاص في نظام القيادة الكهربائية لمركبات الطاقة الجديدة، حيث يمكنها توفير مساحة أكبر لتخطيط البطارية.
2، سيناريوهات التطبيق والمنطق البديل في صناعة الطاقة الجديدة
مركبات الطاقة الجديدة: قفزة من المساعدة إلى الأساسية
شاحن السيارة (OBC): تحقق صمامات كربيد السيليكون الثنائية كفاءة تحويل تبلغ 99% على منصة ذات جهد عالي 800 فولت، وهو ما يزيد بنسبة 5 نقاط مئوية عن الأجهزة القائمة على السيليكون-، كما تتم زيادة سرعة الشحن بنسبة 30%. اعتمدت Tesla Model 3 وBYD Han ونماذج أخرى وحدات طاقة من كربيد السيليكون بكميات كبيرة.
وحدة التحكم في المحرك: عاكس يتكون من ثنائيات كربيد السيليكون ودوائر MOSFET، والتي يمكنها زيادة سرعة المحرك إلى أكثر من 20000 دورة في الدقيقة وتحقيق كثافة طاقة تزيد عن 50 كيلو واط / لتر. يعمل نظام التشغيل الكهربائي من كربيد السيليكون المجهز في NIO ET7 على تقليل استهلاك الطاقة الشامل بنسبة 6%.
كومة الشحن: تحقق ثنائيات كربيد السيليكون كفاءة تحويل الطاقة بنسبة 98% في أكوام الشحن السريع بالتيار المستمر، وتدعم طاقة الشحن الزائد بقدرة 480 كيلووات، وتقصير وقت الشحن إلى أقل من 10 دقائق. أطلقت State Grid مشروعًا تجريبيًا لتوحيد أكوام شحن كربيد السيليكون.
توليد الطاقة الكهروضوئية: ثورة الكفاءة من المركزية إلى الموزعة
عاكس السلسلة: تتيح ثنائيات كربيد السيليكون أقصى كفاءة تحويل للعاكس لتتجاوز 99%، ولا يزال بإمكانه الحفاظ على كفاءة تزيد عن 98.5% في البيئات ذات درجات الحرارة المرتفعة مثل الصحاري والهضاب. أطلقت Huawei وSunac وشركات أخرى خط إنتاج كامل للعاكسات الكهروضوئية من كربيد السيليكون.
العاكس الصغير: أدت خصائص التصغير لثنائيات كربيد السيليكون إلى زيادة كثافة الطاقة للعاكسات الصغيرة إلى 1 كيلو واط/لتر، وخفضت تكلفة الوحدات الفردية بنسبة 40%، وعززت انفجار سوق BIPV.
نظام تخزين الطاقة: الترقية من نقل الطاقة إلى الإدارة الذكية
نظام إدارة البطارية (BMS): تحقق الثنائيات من كربيد السيليكون كفاءة تحويل طاقة بنسبة 99.5% في محولات التيار المستمر -ثنائية الاتجاه، مما يقلل من خسائر شحن البطارية وتفريغها بنسبة 15% ويطيل عمر الدورة بنسبة 20%. قامت شركات مثل CATL وBYD بتطبيقه على محطات توليد الطاقة لتخزين الطاقة.
تخزين الطاقة من جانب الشبكة: تدعم الثنائيات من كربيد السيليكون إنتاج الطاقة بمستوى ميجاوات في أنظمة تخزين الطاقة ذات الجهد العالي -بجهد 1500 فولت، ويتم تحسين سرعة استجابة النظام إلى مستوى المللي ثانية، مما يوفر دعمًا رئيسيًا للاتصال بشبكة الطاقة المتجددة.
3، نمط السوق: تسارع الاستبدال المحلي والاتجاه النزولي في التكاليف
المشهد التنافسي العالمي
تهيمن الشركات العالمية العملاقة مثل Wolfspeed وInfineon وRohm على-سوق الأجهزة المتطورة، حيث تبلغ حصتها في السوق العالمية 65% لأجهزة الطاقة من كربيد السيليكون بحلول عام 2024، لكن المصنعين الصينيين ينمون بسرعة. حققت Tianyue Advanced وTianke Heda وغيرها من الشركات إنتاجًا ضخمًا للركائز مقاس 6 بوصات، ودخلت الركائز مقاس 8 بوصات مرحلة التحقق من العميل.
في عام 2024، سيصل حجم سوق ثنائيات كربيد السيليكون في الصين إلى 2.8 مليار يوان، بزيادة سنوية-على-عام بنسبة 55%، تمثل منتجات فئة السيارات منها أكثر من 60%. ومن المتوقع أنه بحلول عام 2030، سترتفع حصة السوق العالمية لثنائيات كربيد السيليكون الصينية إلى 35٪.
تخفيض التكلفة يدفع إلى الاستبدال
انخفضت نسبة تكلفة الركيزة من 70% في عام 2020 إلى 45% في عام 2025، وانخفض سعر ركائز كربيد السيليكون مقاس 6-بوصة من 5000 يوان/القطعة إلى 2000 يوان/القطعة، أي ما يقرب من ثلاثة أضعاف سعر الأجهزة القائمة على السيليكون. ومع الإنتاج الضخم للركائز مقاس 8 بوصة، من المتوقع أن تنخفض التكاليف بشكل أكبر.
سعر ثنائيات كربيد السيليكون المحلية أقل بنسبة 30% إلى 50% من المنتجات المستوردة، وقد شكلت ميزة بديلة في المجالات الحساسة من حيث التكلفة مثل مركبات الطاقة الجديدة والخلايا الكهروضوئية. على سبيل المثال، وحدة كربيد السيليكون المنتجة محليًا والمستخدمة في BYD Han EV توفر 12000 يوان لكل مركبة مقارنة بالمنتجات المستوردة.