GaN pour le photovoltaïque
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 tirer parti des 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 et la taille des onduleurs solaires tout en optimisant le stockage de l’énergie et leur taille :
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Densité de puissance élevée : 1,1 kW/l (GaN)
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Haut rendement : 97 % (GaN) contre 95 % (Si)
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Inductance parasites réduite
Les composants de puissance GaN/Si sont constitués de nitrure de gallium sur un substrat de silicium de 8 pouces à faible coût. Ces composants sont déjà produits en série. Une architecture de transistor améliorée, appelée "MISgate", a été développée par le CEA-Leti et sera produite en volume dans les prochains mois.
Applications:
- Photovoltaïque intégré au bâtiment (BIPV)
- Systèmes d’alimentation électrique autonomes
Nouveautés
L’intégration d’un micro-convertisseur directement sur des panneaux solaires permet 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
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).
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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.