把一缕阳光变成一杯热咖啡

无论是烹饪、照明、交通出行还是与人工智能聊天，电力都是我们生活的核心。但以二氧化碳中和的方式管理日益增长的电力需求意味着我们必须依赖光伏和风能等可再生能源。

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能源转型依赖可再生能源

我们以一杯热咖啡或茶来开始新的一天。在家工作几个小时后，我们会偷偷溜回厨房，打开冰箱吃点零食。上午，我们在网上做研究，形成一份演示文稿。中午时分，我们用电饭煲做一顿午餐。所有这些应用都有一个共同点：它们需要电力才能运行。

电力在我们的生活中变得越来越重要。我们的所有日常生活需求都依赖于它。人工智能、工业流程电气化、电动汽车的发展以及气候变化导致的建筑制冷需求增加，都是电力需求增长的原因。

国际能源署（IEA）预测，未来五年全球用电量将增加 5400 太瓦时，达到约 33600 太瓦时。

电能是最优质、最灵活的能源形式，因为我们可以轻松地将电能转化为光、运动和热。但如果我们想以二氧化碳中和的方式满足日益增长的电力需求，就必须转向光伏和风能等可再生能源。

一束阳光如何变成电能？动画展示了其工作原理。

英飞凌为逆变器设计提供了广泛的元器件组合，从用于住宅系统的几瓦、几千瓦到用于商业和公用事业规模应用的几兆瓦不等。

住宅光伏系统可将阳光转化为清洁、价格经济的家用电力。英飞凌通过用于功率转换、逆变器控制和能源管理的半导体为这项技术提供支持。英飞凌生产的硅基、碳化硅和氮化镓半导体有助于提高光伏系统的能效、可靠性和成本效益。

大型太阳能发电厂为公共电网发电。它们由大量太阳能电池板阵列组成，容量至少为 1 兆瓦。产生的直流电由多个巨大的逆变器进行转换。

我们基于硅和碳化硅的功率半导体可实现高效的功率转换，最高效率可达 99.2%。这意味着在功率转换过程中损失的功率不到百分之一。

现代功率半导体基于特殊晶圆材料（碳化硅或氮化镓），具有优化能源效率的特定特性。它们的结构和特性使它们能够处理更高的电压和频率，并且在更高的温度下仍能平稳运行。这使得它们成为太阳能逆变器等各种电子应用的理想选择。

碳化硅 (SiC) 使设计显著小型化成为可能，一个非常明显的例子是太阳能发电系统中的中央逆变器或组串式逆变器。CoolSiC™ 可将功率密度提高 2.5 倍，例如从 50 千瓦（Si）提高到 125 千瓦（SiC），而重量却不到 80 千克，这样两个安装人员就可以抬起它。

氮化镓 (GaN) 是下一代住宅太阳能生产的重要组成部分，可显著节省能源、提高性能并加速可再生能源的使用。基于 GaN 的微型逆变器、优化器和电源调节器可以更有效地将太阳能电池板存储在电池中的直流电转换为可供家庭、企业和充电站使用的交流电。

光伏组件提供的电力会因天气条件和时间而波动。因此，光伏发电与电池储能系统的有效结合是实现供需同步的有效途径。

英飞凌半导体在电池储能系统的许多领域都发挥着重要作用。它们负责能量转换和电池管理。此外，它们还支持热管理，如加热、冷却和自动温度控制。它们对安全和安保至关重要。

在“All about Circuits”节目的 Moore's Lobby 播客中，Peter Wawer 带来了他杰出职业生涯的洞见，涵盖三种独特的主要半导体技术：硅光伏技术、嵌入式闪存以及现在用于电力电子的宽禁带半导体。