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缓冲层自由AlGaN/GaN高电子迁移率晶体管中陷阱的自感应光电离
Self-Induced Photoionization of Traps in Buffer-Free AlGaN/GaN HEMTs
Francesco De Pieri · Mirko Fornasier · Veronica Gao Zhan · Manuel Fregolent 等6人 · IEEE Electron Device Letters · 2024年12月
本文研究了碳化硅衬底上无缓冲层的 AlGaN/GaN 高电子迁移率晶体管（HEMT）中的去俘获机制及其与外加偏压的关系。研究表明，当器件处于半导通状态偏置，或者在源极和漏极接地的情况下对栅肖特基结施加正向偏压时，去俘获时间常数会减小几个数量级。尽管在电荷输运和发光方面涉及完全不同的机制，但这两种偏置条件都会引发高能光子（能量 E > 2 电子伏特）的发射，这些光子可以使陷阱发生光电离，从而加速恢复过程。本文所展示的数据表明，只有在器件建模中考虑光学效应，才能对氮化镓器件的行为进行真实的描述。
解读: 从阳光电源的业务视角来看，这项关于无缓冲层AlGaN/GaN高电子迁移率晶体管（HEMT）陷阱自致光电离机制的研究具有重要的技术价值。GaN器件凭借其高频、高效、高功率密度特性，已成为我司新一代光伏逆变器和储能变流器的核心功率器件，直接影响系统效率和可靠性。 该研究揭示的陷阱去捕获机制对我司产品优...
退火对超宽禁带h-BN准体单晶结晶质量及器件性能的影响
Annealing effects on crystalline quality and device performance of ultrawide bandgap h-BN quasi-bulk crystals
De Santi · Applied Physics Letters · 2025年1月 · Vol.126
六方氮化硼（h-BN）作为典型的超宽禁带半导体，因其独特的层状晶体结构和优异的电学与光学特性，在固态中子探测器等领域具有重要应用。实现高探测效率需要厚且高质量的晶体以增强中子相互作用与载流子收集。尽管氢化物气相外延（HVPE）法可制备厚而均匀的h-BN准体单晶，但其快速生长易引入结构缺陷，影响结晶质量。本研究系统探讨了生长后高温退火（高达1900 °C）对1 mm厚HVPE-grown h-BN晶体的影响。X射线衍射结果表明，随着退火温度升高，结晶质量显著提升，材料电阻率增加，载流子迁移率-寿命...
解读: 该h-BN超宽禁带半导体退火工艺研究对阳光电源功率器件应用具有重要参考价值。研究揭示的高温退火改善结晶质量、提升载流子迁移率-寿命乘积的机理，可借鉴至SiC/GaN功率器件的制造工艺优化中。在ST储能变流器和SG光伏逆变器的功率模块设计中，通过优化宽禁带器件的热处理工艺，可降低缺陷密度、提升器件耐压...
高单色辐射对CIGS太阳能电池电学性能的影响
Effect of High Monochromatic Radiation on the Electrical Performance of CIGS Solar Cell
C. Casu · M. Buffolo · A. Caria · C. De Santi 等6人 · IEEE Journal of Photovoltaics · 2024年11月
本文研究了单色激光辐照下Cu(In,Ga)Se₂（CIGS）太阳能电池的光致退化行为。实验采用在氟掺杂SnO₂玻璃衬底上制备的双面CIGS电池，测试其在光照和暗态下的电学特性。电流-电压特性分析表明，空间电荷区内的载流子输运以缺陷辅助机制为主。持续激光照射导致开路电压（Voc）下降。暗电流-电压曲线显示，饱和电流（IS）和理想因子（n）随时间呈平方根关系增加，归因于Na离子向结区的扩散。而Voc的衰减与暗I-V曲线中开启电压的降低相关，主要由CdS/CIGS界面处光生缺陷引起漏电流增加所致。
解读: 该研究揭示的CIGS电池光致退化机理对阳光电源SG系列光伏逆变器的智能运维具有重要参考价值。研究发现的Na离子扩散导致饱和电流增加、CdS/CIGS界面缺陷引起漏电流上升等退化机制，可指导iSolarCloud平台优化CIGS组件的故障诊断算法，通过监测Voc衰减特征实现早期预警。对于MPPT控制策...
由于栅极空穴注入与复合，p-GaN/AlGaN/GaN HEMT的栅极可靠性增强
Enhanced Gate Reliability of p-GaN/AlGaN/GaN HEMTs Due to Gate Hole Injection and Recombination
Manuel Fregolent · Carlo De Santi · Mirco Boito · Michele Disarò 等6人 · IEEE Electron Device Letters · 2025年7月
本文深入揭示了在正向栅极应力下，具有p-GaN栅的常关型GaN HEMT器件退化机制，提出并验证了栅极空穴注入与界面复合对器件可靠性的关键作用。研究表明，空穴注入可有效中和栅介质层中的正电荷，抑制阈值电压漂移，同时降低栅极漏电流。通过优化p-GaN层掺杂与界面质量，显著提升了器件在长期应力下的稳定性。该机制为提升GaN基功率器件的栅极可靠性提供了新的理论依据和技术路径。
解读: 该p-GaN栅极可靠性增强机制对阳光电源GaN功率器件应用具有重要价值。在ST系列储能变流器和SG光伏逆变器中，GaN HEMT可实现更高开关频率和功率密度，但栅极可靠性是制约其大规模应用的关键。研究揭示的空穴注入抑制阈值漂移机制，为优化PowerTitan储能系统中GaN器件的长期稳定性提供理论依...
氢对AlGaN/GaN高电子迁移率晶体管电学特性及缺陷的影响
Effect of hydrogen on electrical properties and defects of AlGaN/GaN HEMTs
De Santi · Applied Physics Letters · 2025年1月 · Vol.126
本文研究了室温氢气处理后AlGaN/GaN高电子迁移率晶体管（HEMT）的电学特性，并分析了氢气作用于AlGaN/GaN HEMT的物理机制。氢气处理后，器件的开关比从2.2×10³提高到3.2×10³，最大跨导也有所增加，而阈值电压几乎保持不变。与未处理的器件相比，氢气处理后器件的栅延迟特性得到了改善。通过低频噪声表征方法发现，与未处理的器件相比，氢气处理后AlGaN/GaN HEMT的内部缺陷密度有更明显的降低。这一机制可归因于氢原子通过形成N - H和Si - H等键对漏极和栅极电极之间S...
解读: 从阳光电源的业务视角来看，这项关于氢处理改善AlGaN/GaN HEMT器件性能的研究具有重要的战略意义。GaN（氮化镓）功率器件是新一代高效电力电子技术的核心，在我们的光伏逆变器和储能变流器产品中，GaN器件能够实现更高的开关频率、更低的导通损耗和更紧凑的系统设计，这直接关系到产品的功率密度和转换...
硅异质结光伏组件裂纹建模：一个真实世界的案例研究
Modeling Cracks in Silicon-Heterojunction Photovoltaic Modules: A Real-World Case Study
Marco Nicoletto · Davide Panizzon · Alessandro Caria · Nicola Trivellin 等6人 · IEEE Journal of Photovoltaics · 2025年7月
本研究通过分析裂纹在低电流和高电流条件下对硅异质结光伏（PV）组件的电学和热学行为的影响，探究了裂纹对硅异质结光伏组件的影响。研究针对遭受严重雹灾的光伏组件展开，此次雹灾产生的冰雹直径达16厘米，远超标准测试尺寸（IEC 61215）。研究采用电致发光（EL）和红外（IR）热成像技术，结合暗态和亮态电流 - 电压特性表征，对冰雹和人为造成的裂纹进行了检测。研究结果表明，这些裂纹属于潜在损伤，肉眼无法察觉，只能通过EL和IR检测发现。在开路电压附近，这些裂纹会导致局部温度升高；在短路条件下，则会使...
解读: 该硅异质结组件裂纹建模技术对阳光电源SG系列光伏逆变器和iSolarCloud智能运维平台具有重要应用价值。研究揭示的裂纹导致电流传输效率下降和局部热点问题，可直接应用于逆变器MPPT算法优化，通过识别异常I-V曲线特征实现裂纹组件的早期诊断。裂纹引发的热-电耦合退化模型可集成到iSolarClou...
无缓冲层GaN-on-SiC功率晶体管中的电流崩塌：Maxwell-Wagner效应及相关模型
Current Collapse in Buffer-Free GaN-on-SiC Power Transistors: Maxwell-Wagner Effect and Related Model
Alberto Cavaliere · Nicola Modolo · Carlo De Santi · Christian Koller 等6人 · IEEE Transactions on Electron Devices · 2025年4月
近年来，使用绝缘衬底已成为制造耐压超过 1 kV 的氮化镓（GaN）功率晶体管的可行方案。这类结构颇具吸引力，因为无需使用掺杂缓冲层，所以——理想情况下——有望实现较低的动态导通电阻（<inline-formula xmlns:mml="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" xmlns:xlink="http://www.w3.org/1999/xlink"> <tex-math notation="LaTeX">${R}_{\text {DSON}}$ </t...
解读: 从阳光电源的业务视角来看，这项关于无缓冲层GaN-on-SiC功率晶体管电流崩塌机理的研究具有重要的战略参考价值。 在光伏逆变器和储能变流器等核心产品中，功率半导体器件是决定系统效率、功率密度和可靠性的关键要素。该论文揭示的无缓冲层GaN-on-SiC结构能够实现超过1kV的耐压等级，且理论上具有...
用于园艺的固态照明系统：LED老化对光谱和光强的影响
Solid State Lighting Systems for Horticulture: Impact of LED Degradation on Light Spectrum and Intensity
Nicola Trivellin · Matteo Buffolo · Alessandro Caria · Carlo De Santi 等6人 · IEEE Transactions on Industry Applications · 2025年3月
本文报道了用于园艺照明应用的高功率发光二极管（LED）的退化分析。该研究基于对同一产品线、同一制造商的最先进单色商用现货LED的实验表征。在这项工作中，我们报告了红色（660纳米）和蓝色（450纳米）LED在三种环境温度下经过超过10000小时加速应力后的退化动力学。我们描述了两组LED如何以不同的时间常数发生不同的电气和光学退化机制。红色LED呈现出逐渐退化的趋势，而蓝色LED起初较为稳定，但后期会因硅胶失效而导致光功率急剧下降。然后，利用退化实验的结果来分析红/蓝园艺灯在其使用寿命期间的光谱...
解读: 从阳光电源业务视角来看，这项LED园艺照明降解研究揭示了新能源与农业交叉领域的重要技术挑战，对我司拓展综合能源解决方案具有参考价值。 该研究发现红光LED呈现渐进式衰减，而蓝光LED在初期稳定后因硅胶失效导致光功率骤降，这种差异化降解特性直接影响植物生长所需的光谱配比。对于阳光电源而言，这一发现具...
太阳能和风能预测综述：从单站点到多站点范式
A review of solar and wind energy forecasting: From single-site to multi-site paradigm
Alessio Verdon · Massimo Panell · Enrico De Santi · Antonello Rizzi · Applied Energy · 2025年1月 · Vol.392
摘要 能源行业正在经历一场深刻的变革，朝着主要由可再生能源构成的发电系统转型。尽管可再生能源相较于化石燃料具有诸多优势（如避免资源稀缺性和进口依赖性），但其随机性使得在缺乏适当储能系统的情况下难以保证可靠性。由于电力网络具有复杂的动态特性，多年来已发展出大量用于预测可再生能源发电量的方法。其中，机器学习与深度学习方法在该领域可被视为成功的工具。在本综述中，我们对应用于可再生能源发电预测任务的方法进行了概述，重点关注太阳能和风能。我们根据预测过程中涉及的站点数量以及时空信息的特点对这些方法进行了分...
解读: 该多站点时空预测技术对阳光电源智慧运维体系具有重要价值。iSolarCloud平台可整合多个光伏电站的时空数据,通过深度学习算法提升发电功率预测精度,优化ST系列储能PCS的充放电策略。多站点协同预测能增强电网友好型GFM/GFL控制的前瞻性,降低新能源波动对电网冲击。建议将该技术融入预测性维护系统...
异质结硅光伏组件冰雹损伤调查：一个真实案例研究
Hail Damage Investigation in Heterojunction Silicon Photovoltaic Modules: A Real-World Case Study
Marco Nicoletto · Davide Panizzon · Alessandro Caria · Nicola Trivellin 等6人 · IEEE Journal of Photovoltaics · 2025年2月
大多数光伏（PV）组件的质保期为25 - 30年。然而，恶劣的气候事件，尤其是冰雹，可能会导致组件过早损坏。本文对意大利帕多瓦的一个住宅光伏系统进行了研究，该系统经历了一场严重的风暴，冰雹直径达16厘米，这比用于组件验证的标准测试用冰雹尺寸（根据IEC 61215 - 2 - 2021标准为7.5厘米）大两倍多。研究目的如下：1）证明开展超出当前标准要求的冰雹测试的相关性；2）证明即使玻璃未破碎或性能未下降，也存在潜在损伤；3）讨论相关风险。为了尽量减少环境因素的影响，在黑暗环境中进行了正向偏置...
解读: 该冰雹损伤机理研究对阳光电源SG系列光伏逆变器及iSolarCloud智能运维平台具有重要应用价值。研究揭示的裂纹扩展与功率衰减关联机制，可优化逆变器MPPT算法对受损组件的识别能力，通过IV曲线异常特征实现早期故障预警。封装材料退化模式分析为iSolarCloud平台的智能诊断模块提供了极端气候事...