铝基碳化硅在新能源储能领域的应用
随着 “双碳” 战略持续推进,光伏、风电配套储能电站、工商业储能、户用储能市场快速扩容。储能变流器(PCS)作为储能系统的核心设备,内部的功率半导体芯片在大功率充放电工况下会持续产生热量,若热量无法及时导出,芯片温度将不断攀升,加速器件老化,严重时会触发设备保护停机,甚至带来安全隐患。传统散热底板方案已难以满足大功率储能场景的严苛需求:
1.纯铜底板导热性能优异,但自重偏大,且热膨胀系数与半导体芯片匹配度较差,冷热循环过程中易产生热应力,引发封装开裂问题;
2.普通铝合金底板热膨胀偏高,长期反复高低温交变会降低功率模块可靠性。
铝基碳化硅(AlSiC)作为一种铝基体复合碳化硅颗粒的金属复合材料,凭借导热、热膨胀匹配、轻量化等综合优势,解决传统散热底板上述痛点,正在储能功率转换设备中得到越来越多的应用:
一、可调控热膨胀系数,抗冷热交变能力突出
储能系统日间充电、夜间放电,每日要经历多次冷热交替循环,铝基碳化硅材料通过调整碳化硅颗粒占比,热膨胀系数可以做到和第三代半导体 SiC 芯片高度契合,温度升降过程中形变差异小,大幅降低热循环带来的应力损伤,提升功率模块长期稳定性,减少储能电站的运维投入。
二、导热性能优异,满足大功率 PCS 持续散热需求
在储能场景中,铝基碳化硅可作为 PCS 功率模块的散热底板,布置于 DBC 陶瓷基板下方,不直接承载功率芯片,专注发挥散热性能。面对大功率工商业储能、电网侧储能严苛的散热可靠性要求,铝基碳化硅凭借良好的导热能力搭配和半导体匹配的热膨胀系数,可快速导出模块热量,降低芯片温度,保障 PCS 持续大功率稳定运行。
三、铝基碳化硅材料密度低,可实现大幅度减重,助力储能柜整机轻量化设计
对于集装箱式储能系统而言,整机减重不仅可以降低运输荷载、减少物流成本,还能减轻现场吊装、就位安装的作业压力,大幅提升集装箱储能设备转运与现场施工的便利性。
四、材料刚性优异、结构强度高,具备出色的抗振动与抗冲击能力
储能电站野外场站环境复杂,设备长期面临地基扰动、风吹震动等工况;工商业机房内,设备也会持续承受风机启停、电网波动带来的持续振动。铝基碳化硅散热底板能够在这类复杂环境下保持结构稳定,抑制模块形变,保障功率模块长期可靠工作。
河南瀚银光电的高性能铝基碳化硅产品正在朝着更高功率、更高安全性、更长寿命方向发展。铝基碳化硅依托高热导、热膨胀匹配、轻量化抗振的一系列综合优势,将在新型储能系统中持续发挥更高价值,助力储能设备安全可靠运行,支撑新能源、发电产业大规模并网。