การปฏิวัติเงียบในอินเวอร์เตอร์ PV: การต่อสู้ทางเทคนิคและอนาคตของซิลิโคน-แผ่นความร้อนฟรี

ในภูมิทัศน์ของการผลิตพลังงานแสงอาทิตย์อินเวอร์เตอร์มีบทบาทที่ไม่สามารถถูกแทนที่ได้ของ "หัวใจ" ของระบบ มันแปลงกระแสไฟฟ้าโดยตรงจากแผงโซลาร์เซลล์อย่างมีประสิทธิภาพเป็นกระแสสลับที่ป้อนเข้าสู่กริด เบื้องหลังกระบวนการแปลงพลังงานนี้คือความร้อนอันยิ่งใหญ่ที่เกิดจากอุปกรณ์เซมิคอนดักเตอร์พลังงานเช่น IGBTS และโมดูล SIC ที่เกิดขึ้นใหม่ หากความร้อนนี้ไม่กระจายอย่างรวดเร็วและมีประสิทธิภาพมันจะคุกคามประสิทธิภาพการทำงานของอินเวอร์เตอร์อายุการใช้งานโดยตรงและผลตอบแทนจากโรงงาน PV ทั้งหมดจากการลงทุน ดังนั้นสูง-การออกแบบการจัดการความร้อนประสิทธิภาพได้กลายเป็นข้อได้เปรียบในการแข่งขันหลักในเทคโนโลยีอินเวอร์เตอร์และภายในโดเมนนี้วัสดุอินเตอร์เฟสความร้อนนี้—โดยเฉพาะแผ่นความร้อน—อยู่ระหว่างการเปลี่ยนแปลงทางเทคโนโลยีอย่างเงียบ ๆ
จุดเริ่มต้นสำหรับการเปลี่ยนแปลงนี้เกิดจากปัญหาเล็ก ๆ น้อย ๆ ที่ดูเหมือนจะเป็นเรื่องสำคัญ: การปนเปื้อนของซิล็อกเซน ซิลิโคนแบบดั้งเดิม-แผ่นความร้อนที่ใช้ครั้งหนึ่งเคยเป็นทางเลือกที่สำคัญเนื่องจากความยืดหยุ่นและความต้านทานอุณหภูมิที่ยอดเยี่ยม อย่างไรก็ตามต่ำ-โมเลกุล-น้ำหนัก siloxanes ที่มีการระเหยอย่างต่อเนื่องและอพยพอย่างต่อเนื่องภายใต้ระดับสูง-เงื่อนไขอุณหภูมิของอินเวอร์เตอร์ 20-วงจรชีวิต 25 ปีปกคลุมไปด้วยการตกแต่งภายในของอุปกรณ์ใน "หมอกน้ำมัน" ที่มองไม่เห็น เมื่อโมเลกุลของซิล็อกเซนเหล่านี้ยึดติดกับหน้าสัมผัสไฟฟ้าของรีเลย์สวิตช์หรือตัวเชื่อมต่อพวกเขาปลูกระเบิดเวลาฟ้อง ไฟฟ้าออกซิไดซ์ออกซิเดชั่นเป็นซิลิคอนไดออกไซด์ฉนวนแข็งทำให้เกิดฟิล์มฉนวนด้วยกล้องจุลทรรศน์ สิ่งนี้นำไปสู่การติดต่อที่ไม่ดีการต่อต้านที่เพิ่มขึ้นและในที่สุดอาจทำให้เกิดความล้มเหลวในการสื่อสารการป้องกันความผิดปกติหรือแม้กระทั่งการปิดอุปกรณ์ที่สมบูรณ์ "การลักลอบนี้-โหมดความล้มเหลวของ Killer "ไม่สามารถยอมรับได้สำหรับอุตสาหกรรมไฟฟ้าโซลาร์เซลล์-ความน่าเชื่อถือในระยะ ดังนั้นการเปลี่ยนเป็น "ซิลิโคน-ฟรี "กลายเป็นสิ่งจำเป็นก่อให้เกิดซิลิโคน-แผ่นความร้อนฟรีเป็นตัวเลือกที่ชัดเจนสำหรับสูง-จบการออกแบบอินเวอร์เตอร์ พวกมันถูกวางไว้อย่างแม่นยำระหว่างโมดูลพลังงานที่ร้อนแรงที่สุดและฮีทซิงค์เติมช่องว่างด้วยกล้องจุลทรรศน์เพื่อสร้างสะพานที่สำคัญสำหรับการถ่ายเทความร้อน
อย่างไรก็ตามการแก้ปัญหา "ความเจ็บป่วยเก่า" ของการปนเปื้อนของซิล็อกเซนได้นำเสนอความท้าทายใหม่ ๆ จุดประกายการทำงานร่วมกันอย่างลึกซึ้งระหว่างการประยุกต์ใช้วัสดุและวิศวกรรมวัสดุ สิ่งแรกและสำคัญที่สุดคือการค้าขาย-ปิดระหว่างประสิทธิภาพความร้อนและความยืดหยุ่นเชิงกล เพื่อให้ได้ค่าการนำความร้อนสูง 5 วัตต์/ม.·K หรือแม้แต่สูงกว่า 10 W/ม.·K, ซิลิโคน-แผ่นรองฟรี (โดยทั่วไปจะขึ้นอยู่กับอะคริลิคหรือโพลีเมอร์อื่น ๆ) จะต้องเต็มไปด้วยฟิลเลอร์เซรามิกในปริมาณที่สูงมากเช่นอลูมินาหรือโบรอนไนไตรด์มักจะเกิน 80%- การโหลดฟิลเลอร์สูงนี้ทำให้วัสดุยากขึ้นและบีบอัดน้อยลง ในระหว่างการชุมนุมหากแผ่นยึดแน่นเกินไปมันจะไม่สามารถสอดคล้องกับพื้นผิวของส่วนประกอบและฮีทซิงค์ได้อย่างสมบูรณ์แบบทำให้เกิดช่องว่างของอากาศที่สร้างความต้านทานต่อความร้อนที่สัมผัสได้อย่างมีนัยสำคัญ ยิ่งไปกว่านั้นแรงกดดันที่เข้มงวดนี้จะถูกถ่ายโอนโดยตรงไปยังชิปพลังงานพื้นฐาน เป็นอันดับสาม-เซมิคอนดักเตอร์รุ่นเช่นซิลิกอนคาร์ไบด์ (sic)ซึ่งบางกว่าและเปราะบางมากขึ้นความเครียดมากเกินไปสามารถทำให้เกิดไมโครได้ง่าย-รอยแตกหรือแม้กระทั่งการแตกหักของตายส่งผลให้เกิดความเสียหายกลับไม่ได้ การบรรลุความสมดุลที่ละเอียดอ่อนระหว่างการนำความร้อนสูงและความเครียดต่ำในสูตรได้กลายเป็นความท้าทายหลักสำหรับซัพพลายเออร์ซิลิโคน-วัสดุฟรี
ถัดไปคือความท้าทายอันยิ่งใหญ่ที่ยาวนาน-ความน่าเชื่อถือในระยะ อินเวอร์เตอร์ PV ต้องทนต่ออุณหภูมินับหมื่นรอบจากความเย็นอย่างรุนแรง -40°C ถึงความร้อนแผดเผาของ +85°C. ภายใต้การขยายตัวของความร้อนและการหดตัวอย่างรุนแรงเช่นแผ่นความร้อนที่มีประสิทธิภาพต่ำอาจได้รับผลกระทบจาก "ปั๊ม-ออก "เอฟเฟกต์—ในกรณีที่เรซิ่นฐานค่อยๆบีบออกนำไปสู่การแยกวัสดุการแตกและการทำลายเส้นทางความร้อน ในเวลาเดียวกันไม่ว่าจะเป็นความต้านทานความร้อนโดยธรรมชาติและต่อต้าน-คุณสมบัติอายุของฐานโพลีเมอร์อะคริลิคสามารถจับคู่เคมีที่มีเสถียรภาพของซิลิโคนได้มากกว่า 25-อายุการใช้งานปีของการสัมผัสกับแสงแดดความชื้นและหมอกเกลือเป็นคำถามที่ต้องตอบด้วยข้อมูลการทดลองที่เข้มงวด ความยาวใด ๆ-การย่อยสลายคำศัพท์ในคุณสมบัติของวัสดุจะแปลโดยตรงเป็นอัตราความล้มเหลวที่สูงขึ้นสำหรับอินเวอร์เตอร์
ต้องเผชิญกับอุปสรรคทางเทคนิคที่เชื่อมโยงถึงกันอุตสาหกรรมไม่ได้หยุดนิ่ง แต่ได้ค้นหาความก้าวหน้าผ่าน Multi-นวัตกรรมมิติ ด้านหน้าวัสดุนักวิจัยกำลังคิดค้นโครงสร้างโมเลกุลพอลิเมอร์เพื่อสร้างเมทริกซ์อะคริลิคที่ยืดหยุ่นมากขึ้น ในเวลาเดียวกันพวกเขาจ้างหลาย-เทคนิคการผสมฟิลเลอร์สเกลการผสมผสานอนุภาคเซรามิกที่มีขนาดและรูปร่างต่างกันเพื่อสร้างเครือข่ายความร้อนที่มีประสิทธิภาพมากที่สุดในระดับกล้องจุลทรรศน์เช่นการประกอบหน่วยการสร้าง พวกเขายังปรับเปลี่ยนพื้นผิวฟิลเลอร์เพื่อเพิ่มความผูกพันของพวกเขาด้วยพอลิเมอร์เมทริกซ์ซึ่งช่วยปรับปรุงคุณสมบัติโดยรวมของวัสดุและความต้านทานต่อ "ปั๊มอย่างมีนัยสำคัญ-ออกมา "เอฟเฟกต์สิ่งนี้นำไปสู่การพัฒนา" พิเศษ-ซิลิโคนอ่อน "-แผ่นความร้อนฟรีซึ่งรักษาความแข็งต่ำมากแม้ในการนำความร้อนสูงความเครียดจากการชุมนุมที่มีประสิทธิภาพและให้การป้องกันความร้อนที่อ่อนโยน แต่มั่นคงสำหรับชิป SIC ที่เปราะบาง
ในแอปพลิเคชันและการตรวจสอบด้านหน้าผู้ผลิตอินเวอร์เตอร์และซัพพลายเออร์วัสดุกำลังร่วมมืออย่างใกล้ชิดเพื่อสร้างโปรโตคอลการทดสอบอายุที่เร่งความเร็วซึ่งเกินกว่ามาตรฐานทั่วไป ยาว-การจัดเก็บความร้อนชื้นระยะเวลารอบอุณหภูมิสูงหลายพันรอบและแม้แต่การทดสอบการขี่จักรยานพลังงานที่จำลองโดยตรงของจริง-สภาพการทำงานของโลกได้กลายเป็นการทดสอบสารสีน้ำเงินสำหรับผลิตภัณฑ์ที่มีคุณสมบัติเหมาะสม เฉพาะวัสดุที่แสดงความเสื่อมโทรมของประสิทธิภาพน้อยที่สุดและรักษาความสมบูรณ์ของโครงสร้างหลังจากการทดลองที่เข้มงวดเหล่านี้ได้รับ "ตั๋วไปสู่การเข้าสู่ระดับสูง-สิ้นสุดอินเวอร์เตอร์ นอกจากนี้เพื่อจัดการกับความท้าทายของซิลิโคน-วัสดุฟรีที่มีการยึดตามธรรมชาติไม่ดีซึ่งทำให้การประกอบอัตโนมัติมีความซับซ้อนการปรับปรุงกระบวนการเช่นการเพิ่มเลเยอร์เสริมแรงไฟเบอร์กลาสหรือควบคุมเดี่ยวอย่างแม่นยำ-แทคด้านข้างได้ปรับปรุงการใช้งานอย่างมากในสภาพแวดล้อมการผลิต
ในที่สุดการเปลี่ยนแปลงนี้จาก "ซิลิโคน-ตามซิลิโคน-ฟรี "เป็นมากกว่าการทดแทนวัสดุที่เรียบง่ายมันเป็นการอัพเกรดทางเทคโนโลยีอย่างเป็นระบบมันสะท้อนให้เห็นถึงการแสวงหาความน่าเชื่อถือของวงจรชีวิตอย่างไม่หยุดยั้งของอุตสาหกรรมไฟฟ้าโซลาร์เซลล์-ซิลิโคนประสิทธิภาพ-แผ่นความร้อนฟรีมีค่าใช้จ่ายเริ่มต้นที่สูงขึ้นความสามารถในการหลีกเลี่ยงความเสี่ยงของการบำรุงรักษาในอนาคตการเรียกคืนและความเสียหายของชื่อเสียงแบรนด์ที่เกิดจากการปนเปื้อนของซิล็อกเซนทำให้พวกเขามีมูลค่าที่ไม่มีใครเทียบในแง่ของค่าใช้จ่ายทั้งหมดในการเป็นเจ้าของ (TCO)- นี่ไม่ได้เป็นเพียงการต่อสู้ทางเทคโนโลยีเหนือวัสดุ แต่เป็น "การปฏิวัติเงียบ" ที่สำคัญสำหรับการทำงานที่มั่นคงของระบบพลังงานในอนาคตของเราเพื่อให้มั่นใจว่าอินเวอร์เตอร์ PV ทุกตัวสามารถเอาชนะได้อย่างเงียบ ๆ และน่าเชื่อถือในไตรมาสถัดไป-ศตวรรษ.