Philip Korta · Animesh Kundu · Lakshmi Varaha Iyer · Narayan C. Kar · IEEE Journal of Emerging and Selected Topics in Power Electronics · 2025年6月

宽禁带半导体器件在电动汽车牵引逆变器中因具备更高的能效和功率密度而受到广泛关注。本文研究利用氮化镓（GaN）器件的快速开关特性，进一步提升牵引逆变器的效率与功率密度。建立了GaN逆变器的电热耦合模型，并通过实验验证了其精度，在多数工况下效率误差不超过0.3%或损耗偏差小于100 W。提出一种考虑直流母线电压纹波限制的新型可变开关频率策略，相较固定开关频率方案最高可提升效率5%。结合GaN的高速开关能力，该方法使电容体积减小35.7%，同时提高了驾驶循环效率和逆变器功率密度。

解读: 该GaN可变开关频率控制技术对阳光电源新能源汽车产品线具有重要应用价值。文中提出的电热耦合建模方法和考虑母线纹波约束的变频策略，可直接应用于阳光电源车载OBC充电机和电机驱动系统的优化设计。通过动态调整开关频率，在轻载工况降频减少开关损耗，重载时提频保证性能，可使驱动系统效率提升最高5%，同时电容体...

Homayun Khezraq · Marzieh Golshan · Mehdi Salami Kalajahi · Applied Energy · 2025年1月 · Vol.384

摘要 随着全球迎来电气化革命以及电动汽车、智能电网和智能电子设备等各类便携式装置的普及，对具有优异能量密度、长循环寿命和最高运行安全性的可充电电池的需求急剧上升。电极-电解质接触是实现可充电离子电池（RIBs）可逆运行的关键因素之一。普遍认为，固体电解质界面（SEI）控制着电池的循环寿命、容量及整体安全性，但其形成过程会消耗活性离子，从而导致电池容量降低。然而，正极-电解质相互作用的研究仍相对不足。与SEI不同，目前对正极电解质界面（CEI）的形成机制及其对电池性能的影响知之甚少。典型的CEI被...

解读: 该SEI/CEI界面技术研究对阳光电源储能系统和充电桩产品具有重要价值。在PowerTitan储能系统中,理解电池界面层形成机制可优化BMS电池管理策略,延长循环寿命;在电动汽车充电站解决方案中,掌握高压正极CEI稳定性技术有助于开发更安全的快充协议;ST系列PCS可结合电解质添加剂和阴极掺杂等CE...

Wenxing Jiang · Fangfang Wan · Qiqi Wan · Endao Zhang 等11人 · Applied Energy · 2025年1月 · Vol.378

摘要 直接硼氢化物燃料电池（DBFC）因其高能量密度而受到广泛关注。然而，其功率密度仍不足以满足商业应用的需求。目前已有大量研究聚焦于阳极反应动力学，但对阴极水管理的关注较少，而阴极水管理对于直接液体燃料电池除了至关重要。本文开发了一种具有异质结双微孔层（HJD-MPL）结构的新型气体扩散层（GDL）。利用该HJD-MPL结构，在80 °C下实现了688 mW cm−2的峰值功率密度，超过了文献报道值（453 mW cm−2）。由于具有更高的孔隙率、渗透性以及更强的梯度毛细力，氧气传输阻力从商用...

解读: 该燃料电池阴极水管理技术对阳光电源储能及充电桩产品具有重要借鉴价值。其异质结双微孔层结构通过梯度毛细力优化传质过程,将氧传递阻抗降低67%,功率密度提升52%。该思路可应用于ST系列PCS的液冷散热优化和充电桩热管理系统,通过仿生梯度孔隙结构改善冷却液流动特性,降低热阻抗,提升SiC功率器件散热效率...

Indira Sundaram · Journal of Materials Science: Materials in Electronics · 2025年1月 · Vol.36.0

固态电解质（SSEs）因其更高的安全性、高能量密度以及不可燃特性，被认为是电动汽车（EVs）和电子设备未来理想的电源解决方案。基于NASICON结构的Li1.3Al0.3Ti1.7(PO4)3（LATP）在氧化物基电解质中处于领先地位，展现出优异的锂离子电导率和良好的空气稳定性。然而，高性能氧化物基电解质的发展仍面临挑战，主要由于其本身刚性大、脆性强的特点，限制了正极与负极之间理想界面的形成。在LATP基固态电解质中，位于TiO6八面体与PO4四面体之间的M1–M2空隙是锂离子传输的主要通道，该...

解读: 该LATP固态电解质掺杂技术对阳光电源储能及充电桩产品具有重要价值。Mg掺杂使离子电导率提升186倍(3.41×10⁻³ S/cm),可显著改善ST系列储能PCS的电池安全性与能量密度,降低热管理需求。固态电解质的非易燃特性契合PowerTitan大型储能系统的本质安全设计理念。该技术可应用于电动汽...

Alonso Lizana · Javier Pereda · Felipe Rubio · Felix Rojas · IEEE Transactions on Vehicular Technology · 2024年10月

燃料电池混合动力汽车（FCEVs）在重载及长续航车辆中具有应用前景，但传统架构需多个变换器协调燃料电池、电池/超级电容与电机间的能量分配，导致系统复杂且损耗增加。本文提出一种仅含6个半导体器件的单级三端口变换器（TPC），集成燃料电池、电池与交流电机的能量管理。采用多变量最优控制策略——有限控制集模型预测电流控制（FCS-MPCC），实现多源功率协同调控与电机驱动。通过定制耦合电感替代原有三个独立电感，有效抑制交流环流，降低电流幅值约20%，提升系统效率与功率密度。实验基于0.5kW样机及城市工...

解读: 该三端口变换器的FCS-MPCC控制技术对阳光电源车载动力系统产品线具有重要参考价值。其单级6开关拓扑实现燃料电池、电池与电机的集成控制，可直接应用于阳光电源OBC充电机及电机驱动系统的架构优化，减少功率级数降低成本。定制耦合电感抑制环流的设计思路可借鉴至ST储能变流器的多端口DC/DC模块，提升功...

Xinglai Ge · Ken Chen · Huimin Wang · Zhiliang Xu 等5人 · IEEE Transactions on Power Electronics · 2024年8月

失效机理研究（FMI）对于功率模块的可靠性评估至关重要，因此在功率变换器领域备受关注。然而，由热耦合效应（TCEs）导致的复杂失效模式使得明确失效机理变得困难。为解决这一问题，本文针对键合线抬起和芯片焊接层老化开展了失效机理研究，其中仔细考虑了热耦合效应，从而提供了准确的机理分析。在本次失效机理研究中，借助功率循环试验，分析了热耦合效应对失效模式和结温分布的影响。然后，基于有限元模型，对存在热耦合效应时的失效模式进行了全面的机理阐释。结果表明，热耦合效应能够改变芯片表面和芯片焊接层的温度分布均匀...

解读: 作为全球领先的光伏逆变器和储能系统供应商，阳光电源产品的核心功率模块长期工作在高温、高频、大电流的苛刻环境中，其可靠性直接影响系统的全生命周期表现。本论文针对功率模块中键合线脱落和芯片焊层老化的失效机理研究，特别是对热耦合效应的深入分析，为我们提升产品可靠性设计能力提供了重要理论支撑。 从业务价值...

Yun-Hui Mei · Yongqi Pei · Lu Wang · Puqi Ning 等5人 · IEEE Transactions on Components, Packaging and Manufacturing Technology · 2025年9月

电动和混合动力电动汽车（EVs/HEVs）依赖功率模块实现高效的能量转换。市场对更紧凑的功率模块的需求日益增长，以实现更高的功率密度。近年来，功率芯片取得了显著进展，其特点是尺寸小巧、电流大、集成度高，并且越来越多地采用碳化硅（SiC）器件等宽禁带（WBG）半导体，这为开发更紧凑、功率更强的模块带来了令人振奋的可能性。然而，评估现有封装技术是否能跟上芯片技术的快速发展至关重要。本研究介绍了用于电动汽车/混合动力汽车应用的先进功率模块及其封装技术。我们回顾了功率芯片的发展趋势，分析了这些趋势给封装...

解读: 从阳光电源的业务视角来看，该论文所述的功率器件封装技术与我司核心产品线具有高度战略相关性。虽然论文聚焦于电动汽车领域，但其探讨的高功率密度封装技术直接适用于光伏逆变器和储能变流器的功率模块设计。 当前我司面临的核心技术挑战与论文所述完全契合：在逆变器和储能系统中，如何在有限空间内实现更高功率输出，...

Yaru Zhang · Jinyu Wen · Chuanqi Yi · Lun Wang 等6人 · IEEE Electron Device Letters · 2025年8月

仅选择器存储器（SOM）利用 Ovonic 阈值开关（OTS）器件中的阈值电压（$V_{th}$）漂移来存储数据，因其低延迟、高密度和成本效益高，已成为一种颇具前景的存储级存储器（SCM）候选方案。然而，$V_{th}$的不稳定性，包括可变性和漂移，仍然是一个主要的可靠性挑战。在此，我们提出一种镓（Ga）掺杂策略来增强$V_{th}$的稳定性。在双势阱 OTS 模型的指导下，我们采用从头算分子动力学（AIMD）计算，分析了各种掺杂剂对 SOM 材料中决定$V_{th}$稳定性的配位数（CNs）和...

解读: 从阳光电源的业务视角来看，这项基于镓掺杂GeSe的选择器存储器技术虽属半导体存储领域，但其底层技术原理对我司储能系统和智能化产品具有重要参考价值。 该技术的核心突破在于通过镓掺杂显著提升了阈值电压的稳定性，这与我司储能系统中电池管理系统（BMS）和功率控制单元面临的挑战存在相似性。储能系统要求在宽...

Eric Stolt · Martin Affolter · Zhechi Ye · Juan Rivas-Davila · IEEE Transactions on Power Electronics · 2025年5月

理论上，提高直流 - 直流转换器的开关频率能够减小无源元件的尺寸并提高系统功率密度，这是许多应用所要求的。然而，电感器和变压器在高频和小体积条件下的性能本质上难以提升，这成为实现高频、高功率密度直流 - 直流转换器的瓶颈。设计无电感的直流 - 直流转换器，转而使用压电谐振器进行无源储能，可绕过这一瓶颈。虽然基于压电谐振器的直流 - 直流转换器原型已在兆赫兹开关频率下展现出高功率密度和高效率，但这些转换器依赖开环控制。实际应用需要对这些转换器进行闭环控制，但现有的闭环控制方法无法适用于兆赫兹频率。...

解读: 从阳光电源的业务视角来看，这项基于压电谐振器的高频DC-DC变换技术具有显著的战略参考价值，但距离规模化应用仍有距离。 该技术的核心创新在于用压电谐振器替代传统电感和变压器，突破了磁性元件在高频小型化方面的固有瓶颈。对于阳光电源的光伏逆变器和储能变流器产品线，这一技术路径理论上可实现功率密度的大幅...

Lulu Geng · Guohui Li · Wenbin Sun · Xianyong Yan 等6人 · IEEE Transactions on Electron Devices · 2025年1月

4H型碳化硅（4H - SiC）在能够在高电压和高温条件下工作的光电探测器（PD）领域具有广阔的应用前景。然而，4H - SiC的宽带隙（3.26 eV）将其应用限制在400 nm以下的紫外（UV）波段。开发具有覆盖紫外到短波红外（SWIR）光谱的宽带响应的4H - SiC光电探测器至关重要。本研究展示了一种4H - SiC宽带光电探测器，其灵敏度可从紫外延伸至2200 nm的短波红外范围。这种优异的性能归因于4H - SiC带隙内存在大量形成深能级的缺陷中心，这些缺陷中心使得探测器能够吸收能量...

解读: 从阳光电源的业务视角来看，这项基于4H-SiC的宽光谱光电探测器技术具有重要的战略参考价值。碳化硅材料本身是我们功率器件领域的核心关注对象，其在高压、高温环境下的稳定性直接关系到光伏逆变器和储能变流器的效率与可靠性。 该研究通过引入金纳米粒子增强局域等离子体共振效应，将4H-SiC的光响应范围从紫...

Zhenghao Yanga · Yang Dub · Guangyu Jiab · Xu Gaob 等7人 · Energy Conversion and Management · 2025年1月 · Vol.343

摘要 椭圆转子发动机（ERE）因其高能量密度和紧凑设计，有望作为特种动力替代传统的往复式发动机。然而，其特殊的偏心结构导致点火时刻燃烧室呈现扁平化形态，不利于完全燃烧。为优化热力学效率与排放特性，本文通过数值模拟方法，基于缸内压缩流场构建了适用于ERE的湍流射流点火构型（TJI-ERE）。设计了三种不同的射流方向——前向射流（FJ）、垂直射流（VJ）和后向射流（BJ），并分别设置孔径为1 mm（D1）、2 mm（D2）和3 mm（D3）的喷射孔口。通过机理分析，系统研究了射流火焰传播与双向涡旋形...

解读: 该椭圆转子发动机湍流射流点火技术的流场耦合优化思路,对阳光电源增程式电动汽车动力系统具有重要参考价值。研究中的多物理场耦合仿真方法可应用于我司电驱动系统的热管理优化,特别是电机冷却流场与温度场的协同设计。射流方向与孔径对燃烧效率的影响机制,可启发储能变流器ST系列的散热风道设计,通过调控气流方向提升...

Wenjuan Zhao · Jun Wang · Bin Li · Enyi Hu 等9人 · Energy Conversion and Management · 2025年1月 · Vol.334

摘要 质子陶瓷燃料电池（PCFCs）是一种具有前景的碳中和发电技术，其利用在稳定的钇掺杂锆酸钡（BZY）电解质中表现出的高质子电导率。然而，由于烧结性能差以及电阻性晶界导致整体质子电导率降低，限制了其实际应用。在本研究中，我们提出了一种基于BZY电解质的免烧结超快质子陶瓷燃料电池（S-PCFC），该电池通过一种非晶粘结界面实现。S-PCFC通过一种简便且可扩展的干压工艺原位制备，避免了传统空气中高温烧结的需求。在电化学运行过程中，氢氧化锂与碳酸锂的熔融混合物被原位嵌入，在晶界处形成非晶粘结界面。...

解读: 该质子陶瓷燃料电池技术通过非晶粘附界面实现超快离子传输,对阳光电源氢能及储能系统具有启发意义。其免烧结工艺和原位界面调控思路可借鉴至电力电子器件封装优化,降低SiC/GaN功率模块的界面热阻。520℃下0.257 S·cm⁻¹的质子电导率突破,为分布式氢燃料电池-储能耦合系统提供新方向,可与ST系列...

Arun Monda · Amish Kumar Gauta · Neeraj Khare · Energy Conversion and Management · 2025年1月 · Vol.332

摘要 混合能量收集装置通过同时利用多种能源来发电，有望提升功率效率。然而，为了从混合器件中实现更高的效率，两个独立器件的输出功率需要具有可比性。本文研制了一种集摩擦纳米发电机（TENG）和热电发电机（TEG）于一体的单一混合器件，能够同时收集热能和机械能。该混合器件中的TEG部分在温差ΔT约为12.5 K时产生约35 μW/cm²的最大功率密度，而TENG部分单独工作时也产生了约32 μW/cm²的最大功率密度。由于热电与摩擦电组件的功率密度相近，使得该混合器件具有更高的整体效率。与以往报道的结...

解读: 该混合能量收集技术对阳光电源电动汽车驱动系统具有启发意义。TENG-TEG混合器件同时捕获机械振动和热能,功率密度达32-35 μW/cm²,混合输出提升37%。可应用于电动汽车OBC充电机和电机驱动系统的余热回收与振动能量捕获,优化辅助电源设计。结合阳光电源三电平拓扑和SiC功率器件技术,可提升驱...

Chuan-Ke Liu · Mao-Lin Li · Shun Ma · Xin-Yi Liu 等6人 · Energy Conversion and Management · 2025年1月 · Vol.327

摘要 高功率直流快充（DC-HPC）有望推动电动汽车（EV）向高能效与低碳可持续方向发展，但在极端高温冲击下存在热失控风险。传统的冷却方法将电流传输与散热过程分离，在超大充电电流条件下难以实现高效的热管理与结构灵活性。本文提出一种基于液态金属（LM）的热-电耦合电流传输策略，构建了用于电动汽车超充的柔性协同供电线（FSPL），即使在超过1000 A的电流下仍可稳定工作。该液态金属基FSPL（LM-FSPL）兼具载流导通与主动冷却散热的协同功能，能够快速消除超高充电电流所产生的超高热流密度，从而促...

解读: 该液态金属热电耦合传输技术对阳光电源充电桩产品线具有重要价值。针对1000A+超大功率直流快充场景,液态金属同步实现载流与主动冷却,可显著提升充电站热管理效率。技术启示:1)可优化现有DC充电模块的热设计,突破功率密度瓶颈;2)柔性可弯曲特性适配充电枪线缆轻量化需求;3)62.7%的散热能力提升可降...

作者未知 · IEEE Electron Device Letters · 2025年1月

本文介绍了 5kV 深度注入碳化硅（SiC）超结（SJ）金属 - 氧化物 - 半导体场效应晶体管（MOSFET）的研发与特性表征。在这些开关器件中，采用三轮外延过生长和超高能注入（UHEI）工艺形成了深度为 36μm 的 n 型和 p 型 SJ 柱。我们成功制造出柱间距分别为 8μm、10μm 和 12μm 的 SJ MOSFET，在室温下实现了 9.5mΩ·cm²的比导通电阻（Rₒₙ,ₛₚ），比 SiC 单极极限低 25%。这些器件还展现出在 5.1kV 下的尖锐雪崩击穿特性，且漏电流密度较低...

解读: 从阳光电源的业务视角来看，这项5kV SiC超级结MOSFET技术具有重要的战略价值。该技术通过深注入工艺实现的超级结结构，将比导通电阻降至9.5 mΩ·cm²，突破了SiC单极型器件理论极限25%，这对我们在大功率光伏逆变器和储能变流器领域的产品竞争力提升具有直接意义。 在光伏1500V系统和正...