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碳化硅在光伏領(lǐng)域的應(yīng)用:光伏逆變器對(duì)光伏發(fā)電作用非常重要,不僅具有直交流變換功能,還具有較大限度地發(fā)揮太陽(yáng)電池性能的功能和系統(tǒng)故障保護(hù)功能。歸納起來(lái)有自動(dòng)運(yùn)行和停機(jī)功能、較大功率跟蹤控制功能、防單獨(dú)運(yùn)行功能(并網(wǎng)系統(tǒng)用)、自動(dòng)電壓調(diào)整功能(并網(wǎng)系統(tǒng)用)、直流檢測(cè)功能(并網(wǎng)系統(tǒng)用)、直流接地檢測(cè)功能)等。
碳化硅粗料已能大量供應(yīng),但是技術(shù)含量較高的納米級(jí)碳化硅粉體的應(yīng)用短時(shí)間不可能形成規(guī)模經(jīng)濟(jì)。碳化硅晶片在我國(guó)研發(fā)尚屬起步階段,碳化硅晶片在國(guó)內(nèi)的應(yīng)用較少,碳化硅材料產(chǎn)業(yè)的發(fā)展缺乏下游應(yīng)用企業(yè)的支撐。就人才培養(yǎng)和技術(shù)研發(fā)等開(kāi)展密切合作;加強(qiáng)企業(yè)間的交流,尤其要積極參加交流活動(dòng),提升企業(yè)發(fā)展水平。
利用碳化硅具有耐高溫、強(qiáng)度大、導(dǎo)熱性能良好、抗沖擊、作高溫間接加熱材料、如堅(jiān)罐蒸餾爐、精餾爐塔盤(pán)、鋁電解槽、銅熔化爐內(nèi)襯、爐用弧型板、熱電偶保護(hù)管等。鋼鐵利用了碳化硅的耐腐蝕、抗熱沖擊耐磨損、導(dǎo)熱好的特點(diǎn)、用于大型高爐內(nèi)襯提高了使用壽命。
常用的碳化硅磨料有兩種不同的晶體,一種是綠碳化硅,含SiC?97%以上,主要用于磨硬質(zhì)含金工具。另一種是黑碳化硅,有金屬光澤,含SiC?95%以上,強(qiáng)度比綠碳化硅大,但硬度較低,主要用于磨鑄鐵和非金屬材料。在隕石和地殼中雖有少量碳化硅存在,但迄今尚未找到可供開(kāi)采的礦源。
工業(yè)碳化硅因所含雜質(zhì)的種類(lèi)和含量不同,而呈淺黃、綠、藍(lán)乃至黑色,透明度隨其純度不同而異。碳化硅晶體結(jié)構(gòu)分為六方或菱面體的?α-SiC和立方體的β-SiC。α-SiC由于其晶體結(jié)構(gòu)中碳和硅原子的堆垛序列不同而構(gòu)成許多不同變體,已發(fā)現(xiàn)70余種。β-SiC于2100℃以上時(shí)轉(zhuǎn)變?yōu)棣?SiC。
碳化硅的工業(yè)制法是用石英砂和石油焦在電阻爐內(nèi)煉制。煉得的碳化硅塊,經(jīng)破碎、酸堿洗、磁選和篩分或水選而制成各種粒度的產(chǎn)品。碳化硅有黑碳化硅和綠碳化硅兩個(gè)常用的基本品種,其韌性高于綠碳化硅,大多用于加工抗張強(qiáng)度低的材料,如玻璃、陶瓷、石材、耐火材料、鑄鐵和有色金屬。
碳化硅基功率開(kāi)關(guān)由于具有較低的開(kāi)啟態(tài)電阻,并且能應(yīng)用于高壓、高溫、高頻場(chǎng)合,是硅基器件的理想替代者,如果使用碳化硅功率模塊,與使用硅功率電源裝置相比,由開(kāi)關(guān)損失引起的功率損耗可降低5倍以上,對(duì)未來(lái)電網(wǎng)形態(tài)和能源戰(zhàn)略調(diào)整將產(chǎn)生重大影響,其體積與重量減小40%以上。
碳化硅功率器件針對(duì)太陽(yáng)能逆變器、不間斷電源設(shè)備以及風(fēng)能電機(jī)驅(qū)動(dòng)器等大功率模組件的應(yīng)用進(jìn)行設(shè)計(jì),以更小尺寸、更低物料成本以及更高的效率。碳化硅器件規(guī)模應(yīng)用于固態(tài)斷路器、換流閥、有源濾波等已有裝備為實(shí)現(xiàn)智能電網(wǎng)、加速我國(guó)能源戰(zhàn)略轉(zhuǎn)型提供核心元器件及關(guān)鍵裝備等支撐。