重塑太阳能： 怎么使太阳能光伏产品更智能、更高效

太阳照耀地球每6个小时发生的能量就足以满意全球整整一年的动力需求。凭仗这笔免费的巨额绿色财富，光伏（PV）技能决然成为了环保运动的标志。但是，光伏/太阳能这种未来动力虽已面世三十余载，其产值却不到国际动力产值的0.5％。

将太阳能从新式动力改变为干流动力面临着多方面的机会和应战。虽然来自太阳光照的能量巨大无比，但限于设备转化费用贵重以及转化功率仍有待进步级原因，使太阳能光伏成为免费产品的路还很绵长，而运用半导体来办理转化体系则可以很简单地处理这个问题。现在，光伏能的开展在很大程度上取决于激励机制、政策主张和“小额贷款”的本钱出资方式。但是，太阳能光伏总有一天会与化石燃料在价格上相等，这一点毫无疑问。从体系视点来看，大规模布置太阳能设备会改动动力配送的方式，因为这将会触及许多要素，如电网运转、负载处理以及其他实际问题。这意味着光伏能的推广使用正处于或现已挨近它的转折点，而半导体技能的最新开展恰恰具有推进这种改变的潜力。

当今最先进的太阳能发电体系是由一套相对简略的元组件构成。当全部按期运转时，其转化功率约为10-15％。一系列广泛的数字及高功用混合信号（HPMS）半导体技能正在构成全新的体系架构。这些新架构在规划上得到了优化以调理环境改变所形成的功率下降，一起经过监测和纠正各元组件的运转特色来优化体系的功率。

装置可以向电网传递更多功率的太阳能体系极为重要。原因有二：首要，生成但不传递到电网的太阳能光伏并不会带来消费利益；其次，经过进步运转功率每节约一千瓦时（kWh）的能量，就相当于削减向大气层开释新装置的太阳能面板每kWh发生的二氧化碳排放量。

恩智浦半导体一向经过开发软件和硬件技能致力于进步动力转化功率。此外，恩智浦还在继续研讨用于应对太阳能面板所阅历环境改变的运算规律，以及光伏模块自身的特质。

恩智浦还供给各种超低功耗的微操控器、驱动器、MOSFET以及其它元件，以满意太阳能技能开展的需求，而较竞赛技能，太阳能技能可提供更高的功用和功率。

一般，人们十分重视光伏电池在动力转化才能上的进步，这首要是因为一个典型的商用光伏电池的功率依然有限，仅为10-20％（取决于电池技能）。但是，整个体系的终究功率更为重要，而它会遭到许多常见要素的影响，如暗影在面板上的不均匀散布，或是树叶、尘埃或鸟粪等外物落在面板上。

在当今的大部分体系架构中，串联的太阳能面板构成了体系的根本能量收集部分，每块面板发生约30伏的额定直流电压。因为面板处于串联状况，它们的电压会加总起来。一个典型的装备可能有10块面板，每块发生30伏电压，因而总电压为300伏左右。在某些体系中，这个电压被存储到电池里并经过逆变器转化成沟通电或直接作为直流电运用。在绝大多数的住宅和太阳能农场装备中均疏忽运用电池，而是经逆变器输出沟通电并直接连到电网。

这儿存在一个关键性的假定，既一切面板均以相同的功率运作。但是现实并非如此。首要，出产上的差异会导致面板内的光伏电池在电流产值上略有不同。更重要的是暗影和尘垢等环境要素。部分变脏、有暗影的面板或失效的光伏电池都无法收集尽可能多的光照，因而发生的能量较少、电流较低。电池/面板之间的差异导致体系的输出功率明显削减。假如一块面板有10％的面积受暗影遮盖，那么整块面板的输出功率将削减30％以上。

光伏电池的转化功率取决于一系列变量，其间包含光照强度、电池的温度、作业点以及电池的理论峰值功率。只需了解这些变量，就可以确认整个太阳能面板的最佳作业点。咱们可用传感器、微操控器和其他集成电路来监测和调理作业电压——最简单受体系规划师操控的变量，并在必定的条件下取得大于10-15％的能量增益。这仅仅信息与通讯技能怎么进步光伏发电功率的其间一个典范。此外，它还可以增加额定功用，如进步安全水平、简化装置、使保护更轻松快捷等。

光伏发电职业方兴未已，最具本钱效益和节能高效的太阳能体系架构没有成型。散布式电源办理体系好像已为业界所认可。但是，一个首要问题是，究竟是让动力以直流电压的方式在体系中传输，仍是选用微型变流技能将每块面板的输出从直流电转化成沟通电，两者孰优？不管体系架构怎么竞赛，恩智浦都已蓄势待发，预备引领潮流。

在这两种进步光伏发电功率的共同办法中，优化规划和进步半导体功用尤为重要，而恩智浦在这些方面都已做出了严重贡献。公司最近推出了MPT612，一种专门履行最大功率点盯梢（MPPT）功用的低功耗%&&&&&%，可以优化太阳能使用的电力提取功率。以电池充电为例，当MPT612在运转恩智浦行将取得专利的MPPT算法时，它从一块太阳能面板提取的能量比传统的操控器要高出30％以上。

在规划范畴，恩智浦用于面板的直流/直流转化器是一项严重立异。恩智浦“Delta转化器”均衡了太阳能面板之间的电压差。市场上的其他处理方案是处理光伏面板发生的一切功率，而恩智浦Delta转化器是经过能量沟通原理将相邻面板之间的电压差进行平均分配。当不存在电压差异时，转化器处于非活动状况。这种产品的长处包含转化过程中耗能较低，以及因为转化器不会继续作业而具有更高的可靠性。

恩智浦凭仗其在高可靠性电子产品和高电压半导体范畴的多年经历，现已开发而且正在开发一系列具有推进太阳能职业开展潜力的半导体产品：

这些立异产品是恩智浦几十年来致力于开发高功用混合信号技能的结晶。总而言之，高功用混合信号结合了模仿和数字技能，为规划工程师们开发未来十年内占主导地位的产品带来了多重选择。

半导体工艺技能使得规划高功用混合信号芯片成为可能。恩智浦有三项工艺与太阳能体系架构有关：EZ-HV工艺，出产可在700伏电压下运转的小型设备；ABCD9和CO50PMU工艺，为电流转化使用范畴拟定了高达120伏的新功用基准，并将推出杰出的直流/直流转化器；以及之前说到的氮化镓工艺，可出产传导和切换损耗极低的功率MOSFET。

经过整合由高功用混合信号（HPMS）规划及工艺技能开宣布的芯片和设备，将大幅进步太阳能面板的功率，缩短经济盈亏平衡时刻，而太阳能光伏也将作为住宅和工业使用中常见的代替动力被广为承受。