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GaN pour le photovoltaïque

Publié le 17 juin 2022


Un coût par watt réduit grâce aux micro-convertisseurs GaN/Si

  Qu'est-ce que le GaN pour le photovoltaïque ?

Les micro-convertisseurs sont des composants essentiels pour améliorer les performances des panneaux solaires. Traditionnellement réalisés sur silicium, ils atteignent aujourd’hui leurs limites. Les équipes de recherche du CEA-Leti proposent des transistors de puissance GaN/ Si (nitrure de gallium sur silicium) de 100 V et 650 V pour réduire le coût des panneaux solaires tout en optimisant le stockage de l’énergie et leur taille :

  • Densité de puissance élevée : 1,1 kW/l (GaN)
  • Haut rendement : 97 % (GaN) contre 95 % (Si)
  • Inductance parasites réduite


  Applications:

  • Photovoltaïque intégré au bâtiment (BIPV)
  • Systèmes d’alimentation électrique autonomes


  Nouveautés

L’intégration d’un micro-convertisseur directement sur des panneaux solaires facilite le raccordement de panneaux en parallèle. Le micro-convertisseur joue un rôle stratégique.

​Schéma du circuit, photo du micro-convertisseur et signaux mesurés aux deux étapes de conversion

  • Première étape de conversion DC (40 V)/DC (340 V) (en haut à droite, encadré bleu) : courant d’entrée (courbe orange) en inductance (Lin) et tension de sortie BusDC 340 V (courbe bleue).

  • Deuxième étape de conversion DC (340 V)/AC (~230 V) (en bas à droite, encadré rouge) : tension d’entrée DC (courbe jaune) et tension de sortie AC 230 V-50 Hz (courbe verte).



   Prochaine étape

La technologie sera commercialisable en 2025-27. D’ici là, les équipes de recherche du CEA-Leti et du CEA-Liten s’attellent à l’amélioration des transistors de puissance sur nitrure de gallium (GaN) pour le photovoltaïque, avec, notamment, le développement d’un système de commande numérique intégré. L’équipe présentera de nouveaux prototypes dans les années à venir.


  •       FLYER


    (390Ko)



KEY FACTS

  • A.Bier, V-S.Nguyen, S.Catellani, J.Martin
    "Control of a single-phase grid-tied GaN
    based solar micro-inverter" EPE 2020 /
    ECCE, Sept. 2020
  • V-S.Nguyen, S.Catellani, J.Martin,
    H.Zara, J.Aime “A compact high
    efficiency GaN based 400W solar micro
    inverter in ZVS operation” PCIM 2020,
    July 2020
  • C. Le Royer and al.” Normally-OFF 650V
    GaN-on-Si MOSc-HEMT Transistor:
    Benefits of the Fully Recessed Gate
    Architecture” ISPSD 2022, May 2022