PV invertörlerinde sessiz devrim: Silikonun Teknik Savaşı ve Geleceği-Ücretsiz termal pedler
Fotovoltaik enerji üretimi manzarasında, inverter sistemin "kalbinin" yeri doldurulamaz rolünü oynar. Doğrudan akımı güneş panellerinden alternatif akımlara verimli bir şekilde ızgaraya dönüştürür. Bu enerji dönüşüm işleminin arkasında, IGBT'ler ve ortaya çıkan SIC modülleri gibi güç yarı iletken cihazları tarafından üretilen muazzam ısı yatmaktadır. Bu ısı derhal ve etkili bir şekilde dağıtılmazsa, invertörün performansını, ömrünü ve tüm PV tesisinin yatırım getirisini doğrudan tehdit eder. Sonuç olarak, yüksek-Verimlilik Termal Yönetim Tasarımı, inverter teknolojisinde temel bir rekabet avantajı haline geldi ve bu alanda termal arayüz malzemeleri—Özellikle termal pedler—sessizce derin bir teknolojik dönüşüm geçirir.
Bu vardiya için başlangıç noktası, görünüşte küçük ama kritik bir sorundan kaynaklanmaktadır: siloksan kontaminasyonu. Geleneksel silikon-Tabanlı termal pedler, mükemmel esneklikleri ve sıcaklık dirençlerinedeniyle bir zamanlar ana seçimdir. Ancak düşük-moleküler-Ağırlık siloksanları, yüksek seviyede sürekli olarak uçar ve göç ederler.-Bir invertörün 20'si sıcaklık koşulları-25 yıllık yaşam döngüsü, cihazın iç kısmını görünmez bir "yağ sisi" ile örtüyor. Bu siloksan molekülleri rölelerin, anahtarların veya konektörlerin elektrik kontaklarına yapıştığında, bir gıdıklama zaman bombası dikerler. Elektrik arkası, mikroskobik bir yalıtım filmi oluşturan sert bir yalıtkan olan silikon dioksite oksitler. Bu, zayıf temas, artan direnç ve sonuçta iletişim arızalarına, koruma arızalarına ve hatta tam ekipman kapanmasınaneden olabilir. Bu "Stealth-Katil "Arıza modu, en son uzun süren fotovoltaik endüstri için kabul edilemez-Terim güvenilirliği. Böylece "silikona geçiş-özgür "zorunlu hale geldi, silikona yol açtı-Yüksek için kesin seçim olarak serbest termal pedler-Inverter Tasarımları Sonu. Isı transferi için kritik bir köprü oluşturmak üzere mikroskobik boşlukları doldurarak en sıcak güç modülleri ve soğutucu arasına tam olarak yerleştirilirler.
Bununla birlikte, siloksan kontaminasyonunun "eski rahatsızlığını" çözmek, malzeme bilimi ve mühendislik uygulaması arasında derin bir etkileşim kurarak yeni zorluklar yarattı. Her şeyden önce ticarettir-Termal performans ve mekanik esneklik arasında. 5 W yüksek termal iletkenlik elde etmek için/M·K, hatta 10 W/M·K, Silikon-Ücretsiz pedler (tipik olarak akrilik veya diğer polimerlere dayanmaktadır) Alümina veya bornitrür gibi çok yüksek miktarda seramik dolgu maddesi ile doldurulmalıdır, genellikle 80'i aşmalıdır%. Bu yüksek dolgu yükü, malzemeyi daha sert ve daha az sıkıştırılabilir hale getirir. Montaj sırasında, bir ped çok sertse, bileşen ve soğutucu yüzeylerine mükemmel bir şekilde uyamaz, önemli temas termal direnci yaratan hava boşlukları bırakarak yükseknominal termal iletkenliğineredeyse işe yaramaz hale getirir. Daha eleştirel olarak, bu sert basınç doğrudan altta yatan güç çipine aktarılır. Üçüncüsü için-Silikon karbür gibinesil yarı iletkenler (Sic), daha ince ve daha kırılgan, aşırı stres kolayca mikro-Kaçırma veya hatta kalıp kırılır, geri dönüşümsüz hasar ile sonuçlanır. Formülasyonda yüksek termal iletkenlik ve düşük stres arasında hassas bir denge elde etmek, silikon tedarikçileri için birincil zorluk haline geldi-ücretsiz malzemeler.
Sırada uzun süren muazzam zorluk-Terim güvenilirliği. Bir PV invertör, şiddetli soğuk algınlığından on binlerce sıcaklık döngüsüne dayanmalıdır. -40°C kavurucu ısısına +85°C. Bu tür sert termal genişleme ve kasılma altında, kötü performanslı bir termal ped "pompadan muzdarip olabilir-Out "Etki—Baz reçinenin yavaş yavaş sıkıldığı yerlerde, malzeme delaminasyonuna, çatlamaya ve termal yolun yok edilmesine yol açar. Aynı zamanda, doğal ısı direnci ve anti-Akrilik polimer tabanının yaşlanma özellikleri, 25 üzerinden son derece kararlı silikon kimyasıyla eşleşebilir-Güneşe maruz kalmanın yıl ömrü,nem ve tuz sisi, titiz deneysel verilerle cevaplanması gereken bir sorudur. Herhangi bir uzun-Malzeme özelliklerinde terim bozulması, invertör için doğrudan daha yüksek bir arıza oranına dönüşecektir.
Bu birbirine bağlı teknik engellerle karşı karşıya kalan endüstri hareketsiz durmadı, ancak çoklu olarak atılımlar aradı-Boyutlu İnovasyon. Malzeme cephesinde, araştırmacılar daha esnek akrilik matrisler oluşturmak için polimer moleküler yapıları yenilik yapıyorlar. Eşzamanlı olarak, çoklu kullanırlar-Ölçekli dolgu karıştırma teknikleri, en verimli termal ağı mikroskobik bir seviyede inşa etmek için farklı boyutlarda ve şekillerdeki seramik parçacıkları bilimsel olarak birleştirir. Ayrıca, malzemenin genel özelliklerini ve "pompaya karşı direncini önemli ölçüde artıran polimer matrisiyle olan bağlarını arttırmak için dolgu yüzeylerini değiştirirler.-Out "Etki. Bu" ultra "gelişimine yol açtı-Yumuşak "Silikon-Yüksek termal iletkenliklerde bile son derece düşük sertliği koruyan, düzenleme stresini etkili bir şekilde yastıklayan ve kırılgan SIC yongaları için yumuşak ancak sağlam termal koruma sağlayan serbest termal pedler.
Uygulama ve doğrulama cephesinde, inverter üreticileri ve malzeme tedarikçileri, geleneksel standartları aşan hızlandırılmış yaşlanma test protokolleri oluşturmak için yakın işbirliği yapıyorlar. Uzun-Sürenemli ısı depolama, binlerce aşırı sıcaklık döngüsü ve hatta doğrudan gerçek simüle eden güç döngüsü testleri-Dünya çalışma koşulları,nitelikli ürünler için turnusol testi haline gelmiştir. Bu titiz denemelerden sonra sadece minimum performans bozulması sergileyen ve yapısal bütünlüğü koruyan malzemeler "-İnvertörleri sonlandırın. Ayrıca, silikonun zorluğunu ele almak için-Otomatik montajı karmaşıklaştıran zayıf doğal yapışmaya sahip ücretsiz malzemeler, fiberglas takviye katmanı eklemek veya single'ı tam olarak kontrol etmek gibi işlem iyileştirmeleri-Sided Tack, üretim ortamlarındaki kullanılabilirliklerini büyük ölçüde artırmıştır.
Nihayetinde, "silikondan bu değişim-"silikona" dayanmak-Özgür "basit bir malzeme ikamesinden çok daha fazlasıdır; sistematik bir teknolojik yükseltmedir. Fotovoltaik endüstrinin tam yaşam döngüsü güvenilirliğinin aralıksız arayışını yansıtır. Yüksek olmasına rağmen-performans silikon-Serbest termal pedler daha yüksek bir başlangıç maliyetine sahiptir, Siloksan kontaminasyonununneden olduğu gelecekteki bakım, geri çağırma ve marka itibar hasarı risklerini önleme yetenekleri, toplam mülkiyet maliyeti açısından onlara benzersiz bir değer verir (TCO). Bu sadece malzemeler üzerinde teknolojik bir savaş değil, aynı zamanda gelecekteki enerji sistemlerimizin istikrarlı çalışması için önemli bir "sessiz devrim", her PV invertörünün bir sonraki çeyrek için sessiz ve güvenilir bir şekilde yenilmeye devam edebilmesini sağlayabilmesini sağlayabilir.-yüzyıl.
Öncesi: Daha fazla yok
Sonraki: Silikon bez destekli iletken silikon ped: Proses analizi ve performans geliştirmede anahtar rol