Sumber: ines-solaire.org
CEA di INES telah menghasilkan prototipe pertama dari mikroinverter fotovoltaik 400W yang dibuat dengan transistor GaN yang dikembangkan oleh laboratorium CEA di Leti.
Ini menawarkan kepadatan daya tinggi 1,1 kW/L dan efisiensi 97 persen (dibandingkan dengan 0,3 kW/L dan 95 persen untuk teknologi konvensional yang menggunakan komponen silikon).
Panel fotovoltaik menghasilkan arus listrik searah. Inverter diperlukan untuk menghubungkannya ke jaringan listrik, yang menyediakan arus bolak-balik ke konsumen. Langkah konversi ini menyebabkan kerugian energi yang dapat diminimalkan dengan komponen baru.
Pembangkit fotovoltaik besar yang dipasang di tanah serta pembangkit yang dipasang pada bangunan tersier atau industri dilengkapi dengan inverter "terpusat" atau "string" dan terhubung ke jaringan listrik tiga fase.
Untuk instalasi dalam negeri, jaringan listrik yang tersedia adalah satu fasa dan tegangan rendah. Panel fotovoltaik yang dipasang di atap berpotensi terkena lebih banyak naungan, yang menyebabkan kerugian. Oleh karena itu, menarik untuk mengasosiasikan inverter ke setiap panel fotovoltaik yang memungkinkan operasi independen antar modul, hasil unit yang optimal, dan operasi yang sangat modular (penggantian mudah). Inverter jenis ini, dengan daya 200 hingga 500 W, disebut inverter mikro. Itu dipasang di bagian belakang setiap panel.
Peralatan ini menggunakan komponen utama: semikonduktor daya.
CEA di INES sedang mengembangkan inverter generasi baru untuk mengurangi biaya, meningkatkan kinerja energi, dan mendukung jaringan listrik. Kekompakan benda-benda ini juga menjadi masalah untuk mengendalikan dampak pada biaya instalasi dan pemeliharaan pembangkit listrik, dan untuk meminimalkan penggunaan material.
Penelitian kami berfokus pada arsitektur elektronik dan menggunakan semikonduktor "celah besar" seperti silikon karbida (SiC) dan galium nitrida (GaN), khususnya yang dikembangkan di laboratorium CEA-LETI di Grenoble.
Teknologi GaN adalah salah satu dari apa yang disebut teknologi "celah lebar" (semikonduktor pita lebar), yang mendorong batas semikonduktor daya menggunakan silikon.
Ini memungkinkan miniaturisasi dan peningkatan efisiensi energi sekaligus mengurangi biaya.
Industri fotovoltaik dan otomotif (dengan kendaraan listrik) adalah pendorong pertumbuhan utama untuk konverter baru ini berdasarkan semikonduktor GaN atau SiC.
CEA-Leti memiliki epitaksi canggih (600V dan 1200V) dan teknologi untuk menghasilkan dioda GaN 600V dan transistor daya yang mengungguli ekuivalen silikon. Dengan teknologi coplanar ini, dimungkinkan untuk membuat komponen daya "lebih pintar" dengan fungsi perlindungan (suhu, tegangan, arus, dll.) dan kontrol (driver). Dimungkinkan juga untuk merancang pemutus tegangan dua arah yang saat ini tidak ada.
CEA di INES telah membangun bangku karakterisasi dinamis suhu tinggi untuk transistor GaN baru ini, serta prototipe pertama dari mikroinverter fotovoltaik 400W menggunakan transistor yang dibuat oleh Departemen Komponen CEA Leti. Microinverter ini terdiri dari dua tahap konversi:
- Tahap DC/DC yang terdiri dari 5 transistor GaN 100V
- Tahap DC/AC yang terdiri dari 4 transistor GaN 650V
Microinverter generasi kedua direncanakan untuk akhir tahun 2022, menggunakan transistor GaN yang dioptimalkan. Inverter ukuran lain juga akan ditargetkan untuk membuktikan konsep pada kekuatan yang lebih tinggi.
Teknologi ini diharapkan mencapai pasar pada 2025-2027. Sementara itu, peneliti di CEA-Leti dan CEA-Liten di INES akan meningkatkan teknologi dan mengembangkan sistem kontrol digital terintegrasi. Tim akan mengungkap prototipe baru di tahun-tahun mendatang.
Karya ini adalah subyek paten dan beberapa artikel dan presentasi di konferensi internasional (PCIM, EPE).
