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功率半导体模块芯片背面金属化与焊料合金界面相互作用研究
Study on the interface interaction between the chip backside metallization and solder alloys of power semiconductor modules
Shilin Zhao · Erxian Yao · Chunbiao Wang · Journal of Materials Science: Materials in Electronics · 2025年1月 · Vol.36.0
功率半导体模块是电力转换系统的核心器件，其芯片-焊料界面是可能导致模块失效的薄弱环节之一，需进行深入研究。本文研究了芯片背面金属化层（BSM）、焊料合金种类及焊接条件对回流焊过程中界面反应的影响，并通过高温存储（HTS）和高温高湿反偏（HTRB）等加速老化试验进一步评估了界面结合性能。结果表明，当Al–Ti–Ni–Ag结构的芯片背面金属化层与Sn基焊料发生反应时，使用SAC305焊料生成了(Cu, Ni)6Sn5金属间化合物（IMC），而使用SnSb5焊料则可能形成(Cu, Ni)6(Sn, S...
解读: 该芯片背金属化与焊料界面研究对阳光电源ST系列储能变流器及SG系列光伏逆变器的功率半导体模块可靠性提升具有重要价值。研究揭示Al-Ti-Ni-Ag背金属化层中Ni层厚度需优化以确保IMC层连续性,避免分层失效。建议在SiC/GaN功率器件封装中采用较厚Ni层设计,优化回流焊接工艺参数,并在Power...
通过降低导通电阻改善FDSOI nMOSFET的开关电流比特性
Ion/ Ioff Characteristic Improvement Induced by Ron Reduction for FDSOI nMOSFETs
Jiu-He Wang · Jingya Cao · Yu-Long Jiang · IEEE Transactions on Electron Devices · 2025年7月
本研究展示了一种综合方法，用于有效降低基于22纳米全耗尽绝缘体上硅（FDSOI）技术的nMOSFET的导通电阻（$R_{\text {on}}$）。通过减小第二侧墙厚度（$t_{\text {Sp2}}$）、扩大镍硅化物接触窗口以及增加硅化物接触体积，导通电阻（$R_{\text {on}}$）降低了6.4%。此外，将接触通孔的过刻蚀深度（$d_{\text {OE}}$）最小化，增加了钨塞与镍硅化物之间的接触面积，从而使导通电阻（$R_{\text {on}}$）降低了7.7%。为防止窄沟道器...
解读: 从阳光电源的业务视角来看，该论文提出的22nm FDSOI nMOSFET工艺优化技术具有重要的战略价值。通过降低导通电阻（Ron）实现的5%离子/离子比（Ion/Ioff）改善，直接关系到我司光伏逆变器和储能变流器中功率半导体器件的性能提升。 **业务价值分析：** 该技术通过优化间隔层厚度、硅...
跟网型与构网型变流器并存电力系统的混合频域建模与稳定性分析
Hybrid Frequency-domain Modeling and Stability Analysis for Power Systems with Grid-following and Grid-forming Converters
Ni Liu1Hong Wang1Weihua Zhou2Jie Song3Yiting Zhang1Eduardo Prieto-Araujo3Zhe Chen4 · 现代电力系统通用与清洁能源学报 · 2025年1月 · Vol.1
随着可再生能源装机容量的增加，电网对并网变流器的控制要求日益多样化，系统稳定性分析复杂度上升。本文通过多种频域模型揭示其差异，阐明将自稳定变流器传递函数假设为无右半平面（RHP）极点的局限性。讨论了跟网型（GFL）与构网型（GFM）变流器频域建模的适用性，建议含理想源的GFM变流器应采用P/Q-θ/V导纳模型而非V-I阻抗模型，并通过两个案例验证其合理性。提出一种适用于多GFL与GFM变流器共存系统的混合频域建模框架及稳定性判据，该判据在应用奈奎斯特判据时无需检查非无源子系统的RHP极点数，简化...
解读: 该混合频域建模方法对阳光电源ST系列储能变流器与SG系列光伏逆变器的协同稳定性分析具有重要价值。文章提出的P/Q-θ/V导纳模型可直接应用于PowerTitan储能系统的构网型控制优化，解决传统V-I阻抗模型在含理想源GFM变流器建模中的局限性。所提混合频域稳定性判据无需检查RHP极点，可显著简化光...
在10⁷ ions/cm²注量和82.1 MeV⋅cm²/mg LET环境下抗辐照的1.4-kV β-Ga₂O₃异质结势垒肖特基二极管
1.4-kV Irradiation-Hardened β-Ga₂O₃ Heterojunction Barrier Schottky Diode Under 10⁷ ions/cm² Fluence and 82.1 MeV⋅cm²/mg LET Environments
Na Sun · Zhengliang Zhang · Feng Zhou · Tianqi Wang 等6人 · IEEE Electron Device Letters · 2025年3月
空间环境中重离子辐照引发的单粒子烧毁（SEB）对航空航天电力电子器件构成了重大威胁。本研究展示了具有卓越单粒子烧毁能力的抗辐照 <inline-formula xmlns:mml="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" xmlns:xlink="http://www.w3.org/1999/xlink"> <tex-math notation="LaTeX">$\beta $ </tex-math></inline-formula>-Ga₂O₃异质结势垒肖特基（...
解读: 从阳光电源的业务视角来看，这项1.4kV抗辐照β-Ga₂O₃异质结势垒肖特基二极管技术具有重要的战略参考价值，但其应用场景与公司当前主营业务存在显著差异。 该技术的核心突破在于解决航天环境下重离子辐照引发的单粒子烧毁问题，通过深沟槽p型NiO填充和高介电常数BaTiO3场板设计，实现了超过1.4k...
基于样本图的多元短期光伏功率预测
Sample-Wise Graph-Based Multivariate Short-Term PV Power Forecasting
Xuguang Wang · Wangjie Liu · Junhong Ni · Mi Zhang · IEEE Transactions on Sustainable Energy · 2025年6月
可靠的短期光伏（PV）功率预测对电力系统电源的合理调度与运行成本的有效控制具有重要意义。然而，光伏功率数据的时间错位及回归精度不平衡问题严重影响预测可靠性。本文从预测模型样本的角度研究多元光伏功率预测。首先，通过时延向量参数化样本的错位程度；进而定义样本图以关联时延向量与光伏功率数据；随后通过最小化样本图的平滑性度量估计时延向量；最后提出基于样本图的样本加权策略，缓解回归精度不平衡问题。在真实数据集上的实验验证了所提方法的有效性，对比实验表明该方案显著提升了短期光伏功率预测性能。
解读: 该样本图多元预测技术对阳光电源iSolarCloud智能运维平台及PowerTitan储能系统具有重要应用价值。通过时延向量参数化解决光伏功率数据时间错位问题，可显著提升SG系列逆变器集群的短期功率预测精度，优化MPPT算法的前瞻性控制。样本加权策略能改善回归精度不平衡，特别适用于ST储能变流器的充...
源网荷储一体化基地中基于动态特性的AA-CAES与电池混合储能系统容量优化策略
Dynamic Characteristics-Based Capacity Optimization Strategy for Hybrid AA-CAES and Battery Storage Systems in Source-Grid-Load-Storage Integrated Base
Jiahua Ni · Yuwei Chen · Arman Goudarzi · Tong Wang 等6人 · IEEE Access · 2025年1月
先进绝热压缩空气储能AA-CAES响应速度慢，难以应对风光快速波动。本文提出将AA-CAES与电池混合配置的容量优化策略，将AA-CAES动态特性纳入成本最小化模型。案例研究表明，CAES-锂电混合储能系统相比传统锂电配置实现30-45%的年化成本降低，通过提高效率和降低技术成本可进一步优化。该策略适用于新能源基地大规模长时储能配置。
解读: 该混合储能容量优化策略与阳光电源储能系统解决方案高度契合。阳光ST系列储能变流器可与压缩空气储能等长时储能技术联合运行，实现快慢储能互补。阳光iSolarCloud平台具备混合储能优化调度能力，可根据新能源出力和负荷需求动态分配不同储能系统出力，实现成本最优和性能最优的平衡，提升源网荷储一体化项目经...
多环路构网型变换器的串并联序阻抗模型
Series-parallel Sequence Impedance Models of Multi-loop Grid-forming Converters
Xiaokuan Jin1Jianhua Wang1Han Yan1Xijun Ni2Zhendong Ji3Baojian Ji3Ding Wan2 · 现代电力系统通用与清洁能源学报 · 2025年1月 · Vol.1
随着构网型（GFM）变换器在含可再生能源的新电力系统中渗透率逐步提高，可能出现小信号稳定性问题。序阻抗模型相比dq域阻抗模型和状态空间模型能提供更直观的物理解释。现有研究主要集中于功率环与内环控制对稳定性的影响，但尚未明确揭示GFM变换器内电压环与电流环在电路中的物理意义。本文推导了多环路GFM变换器的串并联序阻抗模型，表明电压环等效为并联阻抗，电流环等效为串联阻抗，从而可通过序阻抗Bode图或串并联阻抗的物理含义分析其小信号稳定性。结果表明，单功率环GFM变换器因控制参数少、低频性能优，尤其适...
解读: 该串并联序阻抗建模技术对阳光电源ST系列储能变流器和SG系列光伏逆变器的构网型控制优化具有重要价值。研究揭示电压环等效并联阻抗、电流环等效串联阻抗的物理本质，可直接指导PowerTitan大型储能系统在弱电网场景下的多环路控制参数整定。单功率环GFM方案因参数少、低频性能优的特点，特别适用于阳光电源...
用于频率调节并具有期望动态性能的基于双馈感应发电机的风力发电机组有功功率控制
An active power control of DFIG-based wind turbine generators for frequency regulation with expected dynamic performance
Teyang Zhao · Hui Liu · Ni Wang · Jinshuo Su 等6人 · Applied Energy · 2025年1月 · Vol.391
摘要 风电渗透率的不断上升给系统频率稳定性带来了重大挑战。尽管风力发电机组（WTGs）可以通过预设功率轨迹响应（PPTR）提供快速的频率支持，但在频率调节后需要恢复转子转速时，将导致二次频率跌落（SFD）。此外，在小扰动情况下，由于PPTR提供的固定功率增量，将会出现频率超调现象。本文提出了一种基于双馈感应发电机（DFIG）的风力发电机组有功功率控制策略，在为系统频率提供功率支持的同时，消除频率超调并缓解二次频率跌落。设计了基于转子转速的功率增量与功率衰减轨迹，在确保风电机组运行稳定性的前提下，...
解读: 该DFIG主动功率控制策略对阳光电源ST系列储能变流器及风电变流器产品具有重要参考价值。文中提出的转速基准功率增量设计、抛物线补偿功率抑制二次跌落、隶属度函数平滑切换控制等方法,可直接应用于我司储能PCS的一次调频功能优化,解决频率超调和二次跌落难题。特别是其全局控制器的柔性功率响应策略,与我司VS...
锂离子电池高倍率放电老化机理与解析建模：侧重于正极集流体溶解与颗粒断裂
Mechanism and analytical modeling of high-rate discharge aging in lithium-ion batteries: Emphasizing cathode current collector dissolution and particle fracture
Jingbo Han · Guoliang Li · Chong Zhu · Yansong Wang 等7人 · Applied Energy · 2025年1月 · Vol.393
摘要 以LiMnxNiyCozO2（NMC）为正极材料的能量型电池因其优异的能量密度特性，被广泛应用于电动汽车（EV）中。随着高功率应用场景的不断增加，研究能量型电池在高倍率放电条件下的老化机理，并对老化现象进行定量分析，已成为一项至关重要的任务。本研究首先在1C、2C和3C三种放电倍率下开展了加速老化实验，并结合多种宏观与微观测试技术，对电池老化的物理过程进行了系统深入的分析。结果表明，正极集流体溶解、铝元素在负极的沉积以及正极颗粒的破裂是导致容量衰减的主要原因。此外，通过将改进的巴特勒-伏尔...
解读: 该研究揭示的高倍率放电老化机制对阳光电源储能系统具有重要价值。针对正极集流体溶解、颗粒破裂等衰减机理,可优化PowerTitan储能系统的BMS热管理策略和充放电曲线设计。所建立的电化学-热-老化耦合模型可集成至iSolarCloud平台,实现全生命周期SOH精准预测和预防性维护。对ST系列PCS的...
水合物储能耦合水源二氧化碳热泵系统性能的实验研究
Experimental investigation into the performance of a water-source carbon dioxide heat pump system integrated with hydrate energy storage
Yumei Zhang · Guoyuan Ma · Lei Wang · Tiantian Cui 等5人 · Energy Conversion and Management · 2025年1月 · Vol.333
摘要 在《基加利修正案》和碳中和背景下，基于二氧化碳的水源热泵系统具有显著的发展潜力。为了提升基于二氧化碳的水源热泵系统的制冷性能，本文提出了一种新型的集成水合物储能的二氧化碳系统。该系统利用相变潜热储能技术，旨在实现削峰填谷，并提高基于二氧化碳的水源热泵系统全年运行的能源效率。本研究搭建了一个小容量、集成水合物储能的二氧化碳水源热泵系统实验平台，并开展了制冷与冷量储存性能的实验测试。结果表明，改进后系统的制冷性能比传统系统约提高19.4%。此外，在冷量储存过程中，由于二氧化碳参与水合物生成反应...
解读: 该CO₂热泵水合物储能技术对阳光电源ST系列储能系统具有重要借鉴价值。研究中的相变储能削峰填谷策略与PowerTitan液冷储能系统的热管理优化方向一致,COP提升19.4%的性能改善为PCS热管理设计提供参考。跨临界/亚临界循环切换的预测控制模型可启发ESS多模式运行策略开发,特别是在极端温度环境...
Ag/Sn/Cu 瞬时液相连接过程中界面反应的研究
Study on the interfacial reactions for Ag/Sn/Cu TLP during transient liquid phase soldering process
He Diao · Jiahao Liu · Xiangxiang Zhong · Fengyi Wang 等7人 · Journal of Materials Science: Materials in Electronics · 2025年1月 · Vol.36.0
瞬时液相（TLP）连接是一种有前景的电子封装技术，可满足由于电力电子器件功率密度不断增加而带来的高温工作需求。越来越多的功率芯片采用Ni/Ag金属化，而直接键合铜的表面金属为Cu。然而，Cu/Sn/Ag体系中的界面反应研究较少。为了探究Cu/Sn/Ag体系中焊料与基板之间的金属间化合物反应动力学，本研究考察了不同回流温度（250–350 °C）和时间（30–960 s）对三种不同TLP体系（Cu/Sn、Ag/Sn和Cu/Sn/Ag）界面微观结构演变的影响，以及两种金属间化合物（IMCs）Cu6S...
解读: 该TLP焊接技术对阳光电源储能系统ST系列PCS及PowerTitan产品具有重要应用价值。研究揭示Cu/Sn/Ag体系中IMC生长动力学,可优化功率模块封装可靠性。异质IMC界面抑制扩散、提升激活能的机制,为SiC/GaN器件高温封装提供理论指导。在大功率储能变流器中,该技术可提升IGBT/SiC...
基于数据驱动与机理模型的锂离子电池健康状态估计与拐点识别
State-of-health estimation and knee point identification of lithium-ion battery based on data-driven and mechanism model
Yulong Ni · Kai Song · Lei Pei · Xiaoyu Li 等8人 · Applied Energy · 2025年1月 · Vol.385
准确的健康状态（SOH）估计与拐点识别对于优化电池性能及生命周期管理至关重要。本文提出了一种结合改进的基于牛顿-拉夫逊优化算法优化支持向量回归与自适应提升算法（INRBO-SVR-AdaBoost）的SOH估计方法，以及一种基于最大垂直距离法并考虑失效阈值的拐点识别方法。首先，引入三项改进以增强标准NRBO算法的全局搜索能力与收敛速度，从而使SVR方法能够获得最优参数；随后，采用AdaBoost算法对INRBO-SVR方法进行集成，进一步提高SOH估计精度。实验结果表明，INRBO-SVR-Ad...
解读: 该锂电池SOH估计与拐点识别技术对阳光电源ST系列储能变流器及PowerTitan系统具有重要价值。INRBO-SVR-AdaBoost算法可集成至iSolarCloud平台,实现储能系统电池健康状态精准预测(误差<0.89%),优化BMS管理策略。拐点识别方法可指导ESS全生命周期管理,精确判定电...
基于自驱动Sb2Se3异质结光伏探测器的载流子动力学分析及其宽光谱响应
Carrier dynamics analysis of self-powered Sb2Se3 heterojunction photovoltaic detectors with a broad spectral response
Yu Cao · Jiaqi Chen · Jing Zhou · Sanlong Wang 等10人 · Solar Energy · 2025年1月 · Vol.288
简化器件结构并降低制造成本是推动光伏探测器发展的有效策略。在本研究中，我们结合理论与实验方法，开发了一种基于ZnO:B/Sb2Se3的自驱动异质结光伏探测器。采用近空间升华技术，在宽带隙ZnO:B衬底上生长出高度(002)取向、高光敏性的Sb2Se3薄膜，从而构建高性能异质结。多功能ZnO:B不仅作为n型层形成用于自供电的异质结结构，同时还充当透明前电极，显著简化了器件结构。与此同时，通过理论模拟，我们系统研究了Sb2Se3体缺陷、界面缺陷以及ZnO:B层和MoO3层厚度对器件性能的影响。值得注...
解读: 该ZnO:B/Sb2Se3异质结光伏探测器技术对阳光电源SG系列光伏逆变器的MPPT优化具有重要参考价值。其载流子动力学分析方法可用于优化逆变器的光伏输入响应特性,特别是400-900nm宽光谱响应机制有助于提升SG系列在弱光和复杂光照条件下的发电效率。自供电异质结结构的低复合率设计理念,可启发功率...