Полупроводниковые материалы можно разделить на три поколения в зависимости от порядка проведения исследований, разработок и применения. Полупроводники первого поколения в основном состояли из таких элементов, как кремний и германий, которые широко использовались в электронных устройствах. Второе поколение полупроводников представляет собой в основном составные полупроводники, такие как нитрид галлия, карбид кремния и т. д., которые широко используются в высокочастотных и мощных электронных устройствах, поскольку они могут выдерживать более высокую мощность и частоту. Полупроводники третьего поколения представлены нитридом галлия (GaN), карбидом кремния (SiC), оксидом алюминия (Al2O3) и др., которые стали идеальными для энергетических систем нового поколения благодаря своей более высокой напряжению, термостойкости, радиационной стойкости, сопротивление и др. свойств материалов.
(1) Система производства солнечной энергии
В системах производства солнечной энергии применение полупроводников третьего поколения значительно повысило эффективность и стабильность. В фотоэлектрических элементах эффективность преобразования элементов традиционных материалов на основе кремния обычно составляет от 15% до 20%.Применение полупроводниковых материалов третьего поколения, таких как нитрид галлия и карбид кремния, может значительно улучшить этот коэффициент преобразования, достигая даже 30%. В то же время, благодаря устойчивости полупроводников третьего поколения к высоким температурам и высокому напряжению, стабильность и срок службы фотоэлектрических элементов были значительно улучшены, а затраты на техническое обслуживание и обновление фотоэлектрических систем производства электроэнергии были снижены.
(2) Система производства энергии ветра
В системах ветроэнергетики применение полупроводников третьего поколения в системах преобразования энергии и управления положительно влияет на общую эффективность и стабильность. Система преобразования энергии и управления ветряными турбинами требует силового оборудования, способного выдерживать высокое напряжение и высокую частоту. Силовое оборудование, использующее полупроводниковые материалы третьего поколения, может не только повысить эффективность, но также снизить частоту отказов и повысить надежность системы. Кроме того, радиационная стойкость и устойчивость к высоким температурам полупроводников третьего поколения позволяют системам ветрогенерации поддерживать стабильную работу в суровых условиях.
(3) Системы хранения энергии и энергосистемы
В системах хранения энергии и сетевых системах полупроводники третьего поколения играют ключевую роль в преобразовании энергии, оборудовании силовой электроники и т. д. Например, в зарядных устройствах для литиевых батарей, суперконденсаторах, инверторах и т. д. постепенно применяются полупроводниковые материалы третьего поколения для повышения эффективности, стабильности и удельной мощности.
В энергосистеме полупроводники третьего поколения позволяют сети выдерживать более высокие силовые нагрузки и снижать энергопотребление системы, тем самым повышая эффективность использования энергии и снижая воздействие на окружающую среду.
В будущем можно ожидать, что полупроводники третьего поколения будут более широко использоваться в сфере возобновляемой энергетики. Благодаря их отличным характеристикам мы можем предвидеть, что полупроводники третьего поколения получат большее развитие в интеллектуальных сетях, технологиях хранения энергии, электромобилях и других устройствах, требующих высокой эффективности и низкого энергопотребления.
Интеллектуальная сеть является важным направлением развития энергосистемы будущего, а применение полупроводников третьего поколения в smart-сети еще больше повысит эффективность и стабильность, позволяя выдерживать более высокие энергетические нагрузки, а также эффективно справляться с возобновляемыми источниками энергии, волатильность.
Что касается технологии хранения энергии, то с применением полупроводников третьего поколения в таком оборудовании, как суперконденсаторы и литиевые батареи, можно предвидеть, что производительность оборудования для хранения энергии будет значительно улучшена. Это поможет решить проблему прерывистости возобновляемой энергии и позволит лучше использовать возобновляемую энергию.
Что касается электромобилей, то применение полупроводников третьего поколения в системах управления батареями, приводах двигателей и зарядном оборудовании позволит еще больше повысить эффективность и запас хода электромобилей, а также снизить стоимость электромобилей.
Подводя итог, можно сказать, что полупроводники третьего поколения будут играть все более важную роль в области возобновляемых источников энергии и будут в значительной степени способствовать процессу трансформации зеленой энергетики. Однако это также требует от нас активных усилий в области научных исследований, промышленной политики и рыночной среды, чтобы продвигать исследования, разработки и применение полупроводниковых технологий третьего поколения и вносить больший вклад в глобальную энергетическую трансформацию. Мы ожидаем, что в ближайшем будущем, благодаря полупроводниковым технологиям третьего поколения, возобновляемая энергия станет нашим основным источником энергии, сделав нашу жизнь более экологичной и экологически чистой.
Источник: eenergy.media