مع تطور تخزين وشحن الضوء المتكامل، كيف تغير طلب السوق على الثنائيات؟

1، مدفوعًا بالطلب الأساسي على الثنائيات في أنظمة شحن التخزين البصري
يكمن جوهر الخلايا الكهروضوئية المتكاملة وتخزين الطاقة والشحن في تحقيق التعاون الفعال بين وحدات الطاقة الكهروضوئية وتخزين الطاقة والشحن. تطرح هندستها التقنية ثلاثة متطلبات أساسية للثنائيات:

تصحيح فعال وتحويل الطاقة
باعتبارها مركز تحويل الطاقة للنظام، تحتاج المحولات الكهروضوئية إلى تحويل طاقة التيار المستمر إلى طاقة تيار متردد من خلال الثنائيات المعدلة وتوصيلها بالشبكة. بأخذ محول سلسلة 125 كيلووات من شركة Sunshine Power كمثال، فهو يستخدم وحدات 6 1200V/600A IGBT داخليًا، حيث تحتوي كل وحدة على 4 شرائح IGBT و2 صمامات ثنائية للاسترداد السريع (FRDs)، مع استهلاك صمام ثنائي لجهاز واحد يبلغ 12. ومع توسيع القدرة المركبة للطاقة الكهروضوئية، من المتوقع أن يصل حجم سوق الثنائيات للعاكسات الكهروضوئية في الصين إلى 4.5 مليار يوان بحلول عام 2019. 2025، مع طلب سنوي يزيد عن 270 مليون قطعة.
مفتاح التردد العالي وخصائص الخسارة المنخفضة
يعتمد محول DC/DC ثنائي الاتجاه في أنظمة تخزين الطاقة على ثنائيات كربيد السيليكون (SiC) لتحقيق تبديل عالي التردد- وتقليل فقد التوصيل. يعتمد نظام تخزين الطاقة Tesla Megapack مزيجًا من SiC MOSFET وصمام شوتكي الثنائي، مما يعمل على تحسين الكفاءة بنسبة 3% وكثافة الطاقة بنسبة 40% مقارنة بالحلول التقليدية القائمة على السيليكون-. وفقًا لتوقعات شركة Yole Dévelopment، سيصل حجم سوق الصمام الثنائي SiC العالمي إلى 3 مليارات دولار بحلول عام 2025، ويمثل قطاع التخزين البصري أكثر من 35%.
موثوقية عالية وقدرة على التكيف مع البيئات القاسية
يجب أن تفي الثنائيات الخاصة بالسيارات بمعايير AEC-Q101 وأن ​​تحافظ على أداء مستقر ضمن نطاق درجة الحرارة من -40 درجة إلى 150 درجة. تحتوي كومة الشحن المتكاملة لتخزين الضوء والشحن التي أطلقتها شركة Huawei Digital Energy على صمام ثنائي TVS داخلي يمكنه تحمل تيار متصاعد قدره 30 كيلو أمبير تحت شكل موجة 8/20 ميكرو ثانية، مما يضمن موثوقية النظام في ظل ظروف العمل القاسية مثل ضربات البرق. ومن المتوقع أن يتجاوز حجم السوق العالمية للثنائيات المستخدمة في السيارات 8 مليارات يوان بحلول عام 2025، حيث تمثل الصين 47% منها.
2، اتجاه التطور المنظم للطلب في السوق
التوسع المتنوع لسيناريوهات التطبيق
نظام التخزين والشحن البصري الموزع: تمثل السيناريوهات المنزلية والتجارية أكثر من 60%، مما يزيد الطلب على التصغير والثنائيات المثبتة على السطح. على سبيل المثال، يستخدم مشروع شحن الخلايا الكهروضوئية في منطقة صناعية في شنتشن ثنائيات شوتكي المعبأة DFN5 × 6، والتي تقلل الحجم بنسبة 60% مقارنة بالعبوة التقليدية DO-214AB وتزيد كثافة الطاقة ثلاث مرات.
محطة طاقة كهروضوئية مركزية: شهدت محطات الطاقة الأرضية الكبيرة زيادة في الطلب على الثنائيات SiC 1700 فولت، والتي تتمتع بزيادة بنسبة 42% في مقاومة الجهد مقارنة بالمنتجات المعتمدة على السيليكون 1200 فولت- وهي مناسبة لجانب التيار المستمر ذو الجهد العالي-.
تطبيقات بيئية خاصة: أدى مشروع تخزين طاقة الرياح والطاقة الشمسية البحرية إلى تحفيز تطوير الثنائيات المقاومة للتآكل. الجهاز، الذي يستخدم ثلاث -عملية طلاء بالنيكل، يتمتع بفترة اختبار لرش الملح تصل إلى 2000 ساعة، وهو أطول بخمس مرات من المنتجات العادية.
تسريع تكرار خارطة الطريق التكنولوجية
اختراق الجيل الثالث لأشباه الموصلات: بحلول عام 2025، سيصل معدل اختراق ثنائيات SiC في مجال التخزين البصري إلى 28%، مع مساحة وحدة للمقاومة تبلغ 1/200 فقط من مساحة المواد القائمة على السيليكون-، مما يعزز كفاءة النظام لتتجاوز 98%.
اتجاه التكامل: أصبحت تقنية مصفوفة الصمام الثنائي الضوئي المتكاملة ذات الشريحة الواحدة- ناضجة، مع كثافة بكسل تبلغ 10000/سم ²، ويتم تطبيقها على وحدات التحكم في تتبع نقطة الطاقة القصوى للطاقة الكهروضوئية (MPPT)، مما يقلل عدد مكونات مستوى النظام بنسبة 30%.
ترقية ذكية: يمكن للصمام الثنائي المزود بوظيفة تعويض درجة الحرارة ضبط معلمات العمل تلقائيًا والحفاظ على كفاءة كمية مستقرة في نطاق درجة الحرارة من -40 درجة إلى +85 درجة، وهو مناسب لمشاريع التخزين البصري في خطوط العرض العالية.
تمايز كبير في السوق الإقليمية
منطقة دلتا نهر اليانغتسى: بالاعتماد على سلسلة صناعة أشباه الموصلات الكاملة، ستمثل الطاقة الإنتاجية للصمام الثنائي 42% من إجمالي البلاد بحلول عام 2025، مع التركيز على تطوير منتجات السيارات ومنتجات عالية الجودة من SiC.
منطقة تشنغدو تشونغتشينغ: مع ميزة انخفاض أسعار الكهرباء، فإنها تجتذب تجمع الطاقة الإنتاجية للعاكس الكهروضوئي، وينصب الطلب على الثنائيات بشكل رئيسي على أجهزة مقوم الجهد المتوسط ​​والمنخفض، مع حساسية عالية للسعر.
المنطقة الشمالية الغربية: يؤدي إنشاء محطات الطاقة الكهروضوئية-الكبيرة الحجم إلى زيادة الطلب على الثنائيات ذات الجهد العالي-بجهد 1700 فولت. ومن المتوقع أن يصل حجم سوق هذه الفئة إلى 1.8 مليار يوان بحلول عام 2025، بمعدل نمو سنوي مركب يبلغ 35%.
3، تحديات الصناعة واستراتيجيات الاستجابة
المخاطر الأمنية لسلسلة التوريد
التحدي: لا تزال رقائق السيليكون ومواد أشباه الموصلات المركبة تعتمد على الواردات، مع معدل اعتماد على الاستيراد يبلغ 25% بحلول عام 2025.
الاستجابة: من المتوقع أن تحقق شركة Yangjie Technology وغيرها من الشركات الاستبدال المحلي وخفض التكاليف بنسبة 40% بحلول عام 2026 من خلال التكامل الرأسي لخطوط إنتاج الركيزة المصنوعة من كربيد السيليكون مقاس 8 بوصات.
تجزئة المعايير الفنية
التحدي: أدى عدم وجود معيار واجهة موحد لأنظمة شحن التخزين الضوئي إلى زيادة تعقيد اختيار الصمام الثنائي.
الرد: تأخذ شركة Huawei زمام المبادرة في صياغة "مواصفات التشغيل البيني لمعدات الشحن والتخزين البصري المتكاملة"، وتوحيد المعلمات الكهربائية وبروتوكولات الاتصال لتقليل تكاليف التطوير المخصصة.
تحقيق التوازن بين كفاءة الطاقة والتكلفة
التحدي: يبلغ سعر ثنائيات SiC 3-5 أضعاف سعر المنتجات المعتمدة على السيليكون-، مما يحد من استخدامها على نطاق واسع.
الرد: أطلقت شركة Silan Microelectronics حلاً للتغليف الهجين لاستبدال أجهزة SiC جزئيًا في العاكسات، مما أدى إلى انخفاض بنسبة 15% في تكاليف النظام الإجمالية وخسارة الكفاءة بنسبة 1% فقط.