PV 인버터의 조용한 혁명 : 실리콘의 기술 전투와 미래-무료 열 패드

태양 광 발전의 환경에서 인버터는 시스템의 "심장"의 대체 할 수없는 역할을합니다. 그것은 태양 전지 패널에서 직류를 그리드로 공급되는 전류로 효율적으로 변환합니다. 이 에너지 변환 공정 뒤에는 IGBT 및 신흥 SIC 모듈과 같은 전력 반도체 장치에 의해 생성 된 막대한 열이 있습니다. 이 열이 신속하고 효과적으로 소산되지 않으면 인버터의 성능, 수명 및 전체 PV 플랜트의 투자 수익을 직접 위협합니다. 결과적으로, 높은-효율성 열 관리 설계는 인버터 기술 과이 도메인 내에서 열 인터페이스 재료의 핵심 경쟁 우위가되었습니다.—특히 열 패드—조용히 심오한 기술적 변화를 겪고 있습니다.
이 교대의 출발점은 겉보기에는 사소하면서도 중요한 문제, 즉 실록산 오염에서 비롯됩니다. 전통적인 실리콘-기반 열 패드는 우수한 탄력성과 온도 저항으로 인해 주류 선택이었습니다. 그러나 낮은-분자-중량 실록산은 지속적으로 휘발하고 높은 곳에서 이동합니다.-인버터 20의 온도 조건-25 년의 수명주기, 보이지 않는 "오일 미스트"에 장치의 내부를 슈로딩합니다. 이들 실록산 분자가 전기 릴레이, 스위치 또는 커넥터의 전기 접촉에 부착되면 시한 폭탄을 심습니다. 전기 아크는 이들을 경질 절연체 인 이산화 실리콘으로 산화시켜 미세한 절연 필름을 형성한다. 이로 인해 접촉이 열악하고 저항이 증가하며 궁극적으로 의사 소통 실패, 보호 오작동 또는 완전한 장비 종료를 유발할 수 있습니다. 이 "스텔스-살인자 "실패 모드는 태양 광 산업에서는 허용되지 않습니다.-용어 신뢰성. 따라서, "실리콘으로의 전이-무료 "는 필수적이되어 실리콘을 일으켰습니다-높은 열 패드는 높은 열 패드입니다-인버터 디자인을 끝내십시오. 그것들은 가장 인기있는 전력 모듈과 히트 싱크 사이에 정확하게 배치되어 미세한 간격을 채우고 열 전달을위한 임계 브리지를 형성합니다.
그러나 실록산 오염의 "오래된 질병"을 해결하면 새로운 과제가 발생하여 재료 과학과 엔지니어링 응용 분야의 깊은 상호 작용이 발생했습니다. 무엇보다도 무역입니다-열 성능과 기계적 유연성 사이. 5W의 높은 열전도율을 달성합니다/중·K 또는 심지어 10W 이상/중·K, 실리콘-무료 패드 (일반적으로 아크릴 또는 다른 중합체에 기초합니다) 알루미나 또는 질화 붕소와 같은 매우 많은 양의 세라믹 필러로 채워져 있어야하며, 종종 80을 초과합니다.%. 이 높은 필러 하중은 재료를 더 단단하고 압축성이 떨어집니다. 어셈블리 중에 패드가 너무 단단한 경우, 구성 요소와 히트 싱크의 표면을 완벽하게 준수 할 수 없으며, 공기 간격이 남아서 접촉 열 저항을 생성하여 거의 쓸모없는 공칭 열전도율이 높습니다. 보다 비판적으로,이 단단한 압력은 기본 전력 칩으로 직접 전달됩니다. 세 번째-실리콘 카바이드와 같은 생성 반도체 (sic)더 얇고 부서지기 쉬운 과도한 스트레스는 쉽게 마이크로를 유발할 수 있습니다.-균열이나 심지어 다이를 골절하여 돌이킬 수없는 손상을 초래합니다. 높은 열전도율과 제제에서의 낮은 응력 사이의 섬세한 균형을 달성하면 실리콘 공급 업체의 주요 과제가되었습니다.-무료 재료.
다음은 Long의 엄청난 도전입니다-용어 신뢰성. PV 인버터는 심한 감기에서 수만 개의 온도 사이클을 견뎌야합니다. -40°C의 타오르는 열에 c +85°C. 이러한 급격한 열 팽창 및 수축 하에서, 성능이 저조한 열 패드는 "펌프로 고통받을 수 있습니다.-out "효과—베이스 수지가 점차 압박되어 물질 박리, 균열 및 열 경로의 파괴가 발생합니다. 동시에 내재 된 내열성과 항-아크릴 중합체 염기의 노화 특성은 25 개에 걸친 실리콘의 매우 안정적인 화학과 일치 할 수 있습니다.-태양, 습도 및 소금 안개에 대한 노출의 연도는 엄격한 실험 데이터로 답변 해야하는 질문입니다. 길고-재료 특성의 용어 저하는 인버터의 고장 속도로 직접 변환됩니다.
이러한 상호 연결된 기술적 장애물에 직면 한 업계는 여전히 서 있지 않았지만 멀티를 통해 돌파구를 찾았습니다.-차원 혁신. 재료 전선에서, 연구원들은 고분자 분자 구조를 혁신하여보다 유연한 아크릴 매트릭스를 생성하고 있습니다. 동시에 그들은 멀티를 사용합니다-스케일 필러 블렌딩 기술, 크기와 모양의 세라믹 입자를 과학적으로 결합하여 빌딩 블록 조립과 같은 현미경 수준에서 가장 효율적인 열 네트워크를 구성합니다. 또한 필러 표면을 수정하여 중합체 매트릭스와의 결합을 향상시켜 재료의 전체 특성과 "펌프에 대한 저항을 크게 향상시킵니다.-out "효과. 이것은"Ultra "의 개발로 이어졌습니다.-부드러운 "실리콘-높은 열 전도도에서도 매우 낮은 경도를 유지하는 자유 열 패드는 조립 응력을 효과적으로 쿠션하고 깨지기 쉬운 SIC 칩에 부드럽고 단단한 열 보호를 제공합니다.
애플리케이션 및 검증 전선에서 인버터 제조업체와 자재 공급 업체는 기존 표준을 훨씬 초과하는 가속화 된 노화 시험 프로토콜을 설정하기 위해 밀접하게 협력하고 있습니다. 긴-기간 습한 열 저장, 수천 개의 극한 온도 사이클 및 실제 시뮬레이션을 직접 시뮬레이션하는 전력 사이클링 테스트-세계 운영 조건은 적격 제품에 대한 리트머스 테스트가되었습니다. 이러한 엄격한 시험이 발생한 후 최소한의 성능 저하를 나타내고 구조적 무결성을 유지하는 재료만이 "진입 할 수있는 티켓"을 높이게합니다.-끝 인버터. 또한 실리콘의 도전을 해결하기 위해-자동 조립품을 복잡하게하는 천연 압정이 열악한 무료 재료, 유리 섬유 강화층 추가 또는 단일 제어와 같은 프로세스 개선-측면 압정은 생산 환경에서 유용성을 크게 향상 시켰습니다.
궁극적으로 "실리콘으로부터의 전환-실리콘에 기반을두고 있습니다-Free "는"단순한 재료 대체 이상입니다. 그것은 체계적인 기술 업그레이드입니다. 그것은 태양 광 산업의 완전한 수명주기 신뢰성에 대한 끊임없는 추구를 반영합니다.-성능 실리콘-무료 열 패드는 초기 비용이 더 높으며, 실록산 오염으로 인한 미래 유지 보수의 위험, 리콜 및 브랜드 평판 손상을 피할 수있는 능력은 총 소유 비용 측면에서 비교할 수없는 가치를줍니다. (TCO). 이것은 재료에 대한 기술적 인 싸움 일뿐 만 아니라 미래의 에너지 시스템의 안정적인 운영에 중요한 "침묵 혁명"이며, 모든 PV 인버터가 다음 분기에 계속 조용하고 안정적으로 이길 수 있도록합니다.-세기.