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低泄漏全垂直式GaN-on-Si功率MOSFET
Low leakage fully-vertical GaN-on-Si power MOSFETs
Yuchuan Ma · Hang Chen · Shuhui Zhang · Huantao Duan 等5人 · Applied Physics Letters · 2025年1月 · Vol.127
本文报道了基于6英寸低阻Si衬底上生长的7.6 μm厚NPN外延结构的全垂直式GaN-on-Si功率MOSFET，器件具有优异的关断特性。该结构省去了传统n+-GaN漏极接触层，有效缓解了GaN生长过程中硅掺杂引起的拉应力，从而实现了在Si衬底上构建7 μm厚n--GaN漂移层的设计空间。器件在1 mA/cm²的低关态漏电流密度下实现567 V的高击穿电压，同时展现4.2 V阈值电压的增强型工作模式、7.8 mΩ·cm²的低比导通电阻和高达8 kA/cm²的导通电流密度。结果表明，在低成本Si衬...
解读: 该全垂直GaN-on-Si功率MOSFET技术对阳光电源功率器件应用具有重要价值。567V击穿电压和7.8mΩ·cm²超低导通电阻特性，可直接应用于ST系列储能变流器和SG系列光伏逆变器的DC-DC变换级，相比现有Si MOSFET显著降低开关损耗。基于低成本6英寸Si衬底的工艺路线，为阳光电源功率...
基于结构函数法与静态-脉冲I–V测量的射频HEMT用GaN-on-Si材料热阻优化
Thermal resistance optimization of GaN-on-Si materials for RF HEMTs based on structure function method and static-pulsed I–V measurements
Qingru Wang · Yu Zhou · Xiaozhuang Lu · Xiaoning Zhan · Applied Physics Letters · 2025年1月 · Vol.126
针对射频高电子迁移率晶体管（RF HEMT）应用的GaN-on-Si材料，提出一种结合结构函数法与静态-脉冲I–V测量的热阻优化方法。通过提取不同器件结构下的瞬态热响应，利用结构函数分析热阻抗分布特征，识别主要热瓶颈。结合静态与脉冲I–V特性测量，量化自热效应并评估有效热阻。据此优化外延层结构与衬底工艺，显著降低器件热阻，提升散热性能与可靠性，为高性能GaN基射频器件的设计与制造提供指导。
解读: 该研究对阳光电源GaN器件应用有重要参考价值。结构函数法与静态-脉冲I-V测量相结合的热阻优化方法，可直接应用于SG系列高频光伏逆变器和ST系列储能变流器的GaN功率模块设计。通过优化外延层结构与衬底工艺，可显著提升GaN器件散热性能，有助于实现更高功率密度的产品设计。这对提高阳光电源新一代1500...
一种用于中压电力牵引驱动的100 kHz内并联Si+SiC混合多电平变换器的设计与验证
Design and Validation of a 100 kHz Inner-Paralleled Si+SiC Hybrid Multilevel Converter for Medium-Voltage Electric Traction Drives
Feng Guo · Fei Diao · Zhuxuan Ma · Pengyu Lai 等6人 · IEEE Transactions on Industry Applications · 2025年8月
本文针对 3 kV 直流母线的电力牵引驱动系统，设计并开发了一种新型的带有内部并联（IP）半桥（HB）的中压（MV）混合式多电平逆变器。在该提出的混合式拓扑结构中，每相由一个有源中性点钳位（ANPC）三电平（3 - L）单元和一个 IP 单元组成，其中 ANPC 三电平单元采用工作在基频的 3.3 kV 硅（Si）绝缘栅双极型晶体管（IGBT），而 IP 单元采用定制的 3.3 kV H 桥碳化硅（SiC）金属 - 氧化物 - 半导体场效应晶体管（MOSFET），工作频率为 50 kHz。通过线...
解读: 该100kHz Si+SiC混合多电平技术对阳光电源多条产品线具有重要应用价值。在新能源汽车业务中，可直接应用于电机驱动系统，高频运行特性能显著提升功率密度，降低车载系统体积重量。对于ST系列储能变流器和SG光伏逆变器，内并联混合拓扑可优化现有三电平方案，通过Si/SiC器件协同工作实现开关损耗与成...
一种带有被动触发钳位电路的SiC MOSFET新型电平转换驱动器
A Novel Level Shifter Driver for SiC MOSFET With Passive Triggered Clamping Circuit
Xiang Zheng · Lijun Hang · Sai Tang · Yandong Chen 等6人 · IEEE Transactions on Power Electronics · 2025年2月
与传统的硅（Si）器件相比，碳化硅（SiC）器件能够以更快的开关速度运行。因此，在汽车行业中，碳化硅作为硅器件的替代品更受欢迎。然而，开关速度的提高不可避免地会导致更高的 $dv/dt$，从而引发更严重的串扰问题。本文提出了一种具有可调负电压和米勒钳位电路的新型栅极驱动器。首先，采用由低成本无源元件组成的电平转换电路来产生可调负电压。其次，提出了一种包含两个 n 沟道 MOSFET 的无源触发米勒钳位电路，为串扰电流 $i_{gd}$ 提供低阻抗路径。这部分电路具有成本低、实现和设计复杂度低的优...
解读: 从阳光电源的业务视角来看，这项针对SiC MOSFET的新型电平位移驱动技术具有重要的战略价值。当前，我们在光伏逆变器和储能系统中正加速推进碳化硅器件的应用，以提升系统功率密度和转换效率。然而，SiC器件高速开关特性带来的dv/dt问题和串扰现象，一直是制约其性能充分发挥的关键瓶颈。 该技术的核心...
长期测试研究：抗拉ETFE、PTFE和PVDF膜结构集成薄硅基光伏组件
Long-term testing study of tensile ETFE, PTFE and PVDF membrane structure integrated thin Si-PV
Yongsheng Yan · Wujun Chen · Jianhui Hu · Iqra Tariq · Solar Energy · 2025年1月 · Vol.289
摘要 光伏膜结构将膜材与柔性光伏板相结合，可利用太阳能发电，同时实现柔性化与轻量化设计。然而，在光伏一体化发展的过程中，膜结构面临一些问题，例如能量转换效率较低，以及光伏组件与结构在长期使用中的一体化可靠性问题。因此，本文描述并测试了一种新型的、集成高效柔性薄硅基光伏（Si-PV）电池的膜材料，以探究在不同太阳辐射条件下转换效率与温度之间的关系。通过单轴拉伸试验，研究了该新材料在太阳辐射环境下的力学性能，结果表明其具备良好的工程应用力学特性。本文还设计并建造了一座集成光伏功能的膜结构原型建筑，该...
解读: 该膜结构集成薄膜光伏技术对阳光电源SG系列光伏逆变器及智能运维系统具有重要参考价值。研究揭示的光伏转换效率与温度、辐射关系可优化我司MPPT算法的温度补偿策略;三种膜材料的长期可靠性测试数据可指导柔性光伏场景的逆变器环境适应性设计;膜结构原型的多参数监测方案与iSolarCloud平台的预测性维护功...
钠诱导的掺钨氧化铟薄膜及异质结太阳能电池在湿热环境中的退化
Sodium-induced degradation of tungsten doped indium oxide film and HJT solar cells in damp-heat environment
Yunren Luo · Jianhua Shi · Shuyi Chen · Haodong Chen 等14人 · Solar Energy · 2025年1月 · Vol.296
摘要 硅异质结（HJT）太阳能电池的可靠性是延长其光伏系统寿命的关键。钠被认为是使用钠钙玻璃封装的光伏组件性能衰减的主要因素之一。本研究探讨了在湿热条件（DH，85 °C和85%相对湿度）下，未封装HJT太阳能电池因NaHCO₃引起的退化行为。Na⁺和H₂O在IWO薄膜晶界处的化学吸附可促进氧化铟向氢氧化铟的转化，导致载流子迁移率下降以及晶界势垒升高。此外，Na⁺穿过IWO薄膜扩散至HJT太阳能电池的钝化层，会恶化nc-Si:H的钝化效果，从而引起HJT太阳能电池效率的降低。研究发现，具有大晶粒...
解读: 该研究揭示HJT电池在湿热环境下钠离子诱导的IWO薄膜降解机制,对阳光电源SG系列光伏逆变器系统可靠性设计具有重要参考价值。研究发现大晶粒IWO薄膜可显著降低效率衰减(从71.4%降至36.6%),为iSolarCloud平台的组件衰减预测模型提供理论依据。建议在逆变器MPPT算法中加入组件湿热老化...
基于硅衬底的E模AlN/GaN HEMT在3.6 GHz下实现80.4%功率附加效率用于低电源电压射频功率应用
E-Mode AlN/GaN HEMTs on Si With 80.4% PAE at 3.6 GHz for Low-Supply-Voltage RF Power Applications
Guangjie Gao · Zhihong Liu · Lu Hao · Fang Zhang 等6人 · IEEE Electron Device Letters · 2025年1月
在硅衬底上制备了具有 160 纳米 T 形凹槽栅的增强型（E 型）AlN/GaN 高电子迁移率晶体管（HEMT）。所制备的器件阈值电压（${V}_{\text {TH}}$）为 +0.35 V，最大漏极电流（${I}_{\text {DMAX}}$）为 1.58 A/mm，导通电阻（${R}_{\text {ON}}$）低至 1.8 Ω·mm，峰值跨导（${G}_{\text {MMAX}}$）超过 580 mS/mm。截止频率（${f}_{\text {T}}$）达到 85 GHz，最大振荡频...
解读: 从阳光电源的业务视角来看，这项增强型AlN/GaN HEMT技术展现出显著的战略价值。该器件在低供电电压（6V）下实现80.4%的功率附加效率（PAE），这一突破性指标直接契合我们光伏逆变器和储能变流器对高效功率转换的核心需求。 技术优势方面，该器件的正阈值电压（+0.35V）实现了常关特性，这对...
从原理到实践：面向能源系统热管理的喷雾闪蒸蒸发技术最新进展与展望
From principles to practice: Review of recent advances and perspectives in spray flash evaporation technology towards thermal management of energy systems
Si Chen · Mohamed Qenawy · Jiameng Tian · Zhentao Wang 等9人 · Energy Conversion and Management · 2025年1月 · Vol.326
摘要 在追求可再生能源与可持续能源解决方案的过程中，强化传热与传质过程至关重要。喷雾闪蒸蒸发（SFE）是一种快速的热力学现象，涉及过热液体的瞬时汽化，被视为能源系统中传热传质强化的一种先进手段。本综述全面阐述了SFE的基本原理、实验与数值研究进展及其在能源领域的潜在应用。尽管SFE过程中充分发展区的传热传质特性已被广泛研究，但由于缺乏先进的测量技术与精确的理论模型，对于密集喷雾条件下喷嘴出口附近的闪蒸雾化及相变行为仍缺乏深入理解。技术进步已通过先进的间歇性技术和纳米流体的应用，显示出提升效率与环...
解读: 该喷雾闪蒸蒸发技术对阳光电源光伏逆变器和储能系统热管理具有重要应用价值。SFE技术可显著提升SG系列逆变器功率器件散热效率,特别是SiC/GaN高功率密度模块的温度控制。在PowerTitan储能系统中,该技术可优化电池热管理,提高循环寿命和安全性。对于集中式光伏电站,SFE冷却可提升组件效率并降低...
通过隧穿过程工程实现非易失性存储器件的低功耗
Low power consumption of non-volatile memory device by tunneling process engineering
Fucheng Wang · Mengmeng Chu · Jingwen Chen · Zhong Pan 等8人 · Solid-State Electronics · 2025年1月 · Vol.226
摘要 与Si3N4和Al2O3相比，采用热氧化工艺生长的SiO2作为隧穿层具有带隙大、与硅片表面界面接触良好等优点，能够有效解决金属-绝缘体-半导体（MIS）器件的漏电流问题。本研究探讨了优化SiO2隧穿层对SiO2/HfAlOx/Al2O3结构MIS器件工作电压的影响。结果表明，随着隧穿层厚度的减小，器件的工作电压随之降低，在隧穿层厚度为1.5 nm时，最低工作电压仅为12 V。此外，我们发现当在850 °C N2气氛中对1.5 nm厚的SiO2隧穿层进行退火处理时，薄膜表面会产生针孔，此时器...
解读: 该非易失性存储器低功耗技术对阳光电源储能系统具有重要参考价值。通过优化SiO2隧穿层厚度至1.5nm可将工作电压降至12V,这一低压运行特性可应用于ST系列PCS的辅助电源管理和PowerTitan储能系统的状态存储模块,降低待机功耗。MIS结构的低漏电特性与我们三电平拓扑中的SiC/GaN器件栅极...
采用典型无功功率控制策略的构网型变流器暂态功角与电压稳定性
Transient Angle and Voltage Stability of Grid-Forming Converters With Typical Reactive Power Control Schemes
Wenjia Si · Jingyang Fang · Xingyou Chen · Tao Xu 等5人 · IEEE Journal of Emerging and Selected Topics in Power Electronics · 2024年10月
构网型变流器被视为电力电子化电力系统的关键技术，但其在暂态过程中常被忽视的无功功率控制问题亟待研究。本文创新性地指出，采用典型无功控制策略（如电压下垂、无功下垂及无功PI控制）的构网型变流器可能面临暂态功角和/或电压稳定性问题。研究表明，零阶无功控制仅存在功角稳定问题，但无功调节能力有限；而一阶控制（如PI控制）虽可实现恒定无功运行，却可能引发功角、电压及混合稳定性问题。本文揭示了其失稳机理，并对典型控制方案进行了全面比较，实验结果验证了理论分析。
解读: 该研究对阳光电源ST系列储能变流器和PowerTitan大型储能系统的构网型GFM控制策略优化具有重要价值。文章揭示的无功控制与暂态稳定性耦合机理，可直接应用于优化阳光电源储能系统在弱电网场景下的电压支撑能力。针对零阶控制（电压/无功下垂）和一阶控制（PI调节）的稳定性差异分析，为ST系列产品在不同...
通过用户侧数据篡改对耦合电-交通网络的网络攻击
Cyberattack on Coupled Power-Transportation Networks via User-side Data Falsifications
Si Lv · Sheng Chen · Qiuwei Wu · Zhinong Wei 等6人 · IEEE Transactions on Power Systems · 2025年9月
先进信息通信技术的应用使电力与交通系统面临网络攻击风险。现有研究多关注网络设备层面的脆弱性，而忽视了用户侧的潜在威胁。本文揭示了一种通过篡改用户侧数据来破坏电-交通耦合系统运行的攻击策略。攻击者可入侵导航应用，伪造路径与充电站推荐，诱导交通与充电流分布，引发系统不安全运行。本文将攻击决策建模为二元变量，并通过互补约束松弛为连续变量，将原混合整数问题转化为带互补约束的数学规划（MPCC），进而设计带有反馈机制的增强迭代松弛算法，有效识别并修正非光滑松弛，提升收敛质量。数值实验验证了用户侧网络漏洞对...
解读: 该研究揭示的用户侧数据篡改攻击对阳光电源充电桩业务具有重要安全警示价值。攻击者可通过伪造导航推荐诱导充电流分布失衡，直接威胁充电站运营安全。建议在充电桩产品中集成多维度异常检测机制：1）在充电桩控制器中部署实时负荷预测模型，识别异常充电请求聚集；2）结合iSolarCloud云平台构建区域充电流监控...
用于金星及其他高温应用的InAlN/GaN圆形晶体管研究
Investigation of InAlN/GaN Circular Transistors for Venus and Other High-Temperature Applications
Savannah R. Eisner · Yi-Chen Liu · Jared Naphy · Ruiqi Chen 等6人 · IEEE Transactions on Electron Devices · 2025年3月
本研究考察了耗尽型In₀.₁₈Al₀.₈₂/GaN-on-Si圆形高电子迁移率晶体管（C - HEMT）在高温环境下的性能和长期可靠性。晶体管在空气中472 °C以及模拟金星条件（超临界二氧化碳，1348 psi）下465 °C的环境中运行了5天。加热过程中，在空气和金星表面条件下均观察到最大漏极电流（$I_{\textit {D}\text {,max}}$）减小以及阈值电压（$V_{TH}$）正向漂移。导通/关断电流比（$I_{\text {ON} }$/$I_{\text {OFF} }$...
解读: 从阳光电源的业务视角来看，这项InAlN/GaN圆形晶体管的极端环境可靠性研究具有重要的技术参考价值。虽然研究聚焦于金星表面等极端应用场景，但其核心技术突破对我们在光伏逆变器和储能系统中面临的高温挑战具有直接启示意义。 该研究验证了InAlN/GaN HEMT器件在472°C高温下连续5天运行的可...
AM-MFF：一种基于注意力机制的多特征融合框架用于鲁棒且可解释的锂离子电池健康状态估计
AM-MFF: A multi-feature fusion framework based on attention mechanism for robust and interpretable lithium-ion battery state of health estimation
Si-Zhe Chen · Jing Liu · Haoliang Yuan · Yibin Tao 等6人 · Applied Energy · 2025年1月 · Vol.381
健康状态（SOH）是电池管理系统（BMS）中的一个关键参数。利用多种数据源可有效提升端到端SOH估计的性能。然而，现有的基于多维特征的方法未能充分挖掘不同数据源之间的内在关联。同时，大多数方法缺乏可解释性，并忽视了噪声带来的不利影响。本研究提出了一种基于注意力机制的多特征融合框架（AM-MFF），以实现鲁棒且可解释的SOH估计。AM-MFF结合了卷积神经网络（CNN）和注意力机制（AM）的优势，能够高效提取并融合健康特征，从而全面感知电池老化信息。该框架将两个运行阶段的数据作为输入，并通过两个独...
解读: 该AM-MFF锂电池SOH估算框架对阳光电源储能系统具有重要应用价值。其多特征融合与注意力机制可直接集成至ST系列PCS和PowerTitan储能系统的BMS中,提升电池健康状态预测精度和抗噪性能。多输入容错设计确保单传感器故障时系统仍可靠运行,符合大规模储能安全需求。注意力分数的可解释性有助于iS...
钙掺杂锆钛酸钡薄膜的储能特性及击穿强度增强
Energy storage properties and enhanced breakdown strength of calcium-doped barium zirconate titanate thin films prepared by the sol–gel method
Xing Zhang · Chen Zhang · Haoliang Li · Zhipeng Ma 等5人 · Journal of Materials Science: Materials in Electronics · 2025年1月 · Vol.36.0
采用溶胶-凝胶旋涂法制备了钙（Ca²⁺）掺杂的BZT薄膜Ba₁₋ₓCaₓZr₀.₂Ti₀.₈O₃（x = 0, 0.05, 0.1, 0.15和0.2），并将其沉积在Pt/Ti/SiO₂/Si基底上，用于脉冲电容器应用。通过调节Ca²⁺浓度，系统表征了Ba₁₋ₓCaₓZr₀.₂Ti₀.₈O₃薄膜的微观结构、铁电性能及储能性能。结果表明，Ca²⁺掺杂的BZT薄膜呈现单相钙钛矿结构。随着Ca²⁺浓度的增加，由于Ca²⁺离子取代BZT晶格A位离子，晶胞体积和容差因子均有所下降。当Ca²⁺含量增至x =...
解读: 该钙掺杂钛酸锆钡薄膜技术对阳光电源储能系统具有重要参考价值。研究实现的4210kV/cm击穿场强和33.1J/cm³能量密度,为ST系列PCS的薄膜电容器选型提供新方向。超高耐压特性可优化PowerTitan储能系统的直流母线电容设计,提升功率密度和循环寿命。纳米晶粒结构带来的低漏电流特性,可应用于...
特刊主编寄语：电力电子在未来可再生能源和Power-to-X系统中的作用
Guest Editorial: Special Issue on Power Electronics Role in Future Renewables and Power-to-X Systems
Ahmed Abdelhakim · Dmitri Vinnikov · Jon Are Suul · IEEE Journal of Emerging and Selected Topics in Power Electronics · 2025年7月
2015巴黎协定和2023年IPCC气候变化报告将主要能源消费部门的脱碳列为首要任务，对当今能源系统提出了长期可持续能源生产和存储的重大挑战。氢能和Power-to-X（P2X）方案是最具前景的应对策略之一，可大量利用可再生能源并开辟绿色能源存储和运输的新途径。P2X是将电力转换为碳中和合成燃料（如氢气、合成天然气或化学品）的转换技术集合术语。电力电子在提升此类系统性能和降低最终产品成本方面发挥关键作用，需整合不同系统如各类可再生能源供电电解槽集群制氢并可能连接电网提供电网支持。
解读: 该P2X特刊主题与阳光电源氢能战略高度契合。阳光电源在电解槽变流器、氢能源管理系统和可再生能源制氢一体化解决方案方面具有技术积累。特刊涵盖的电力电子变换器及调制、直流和交流微电网控制、变换器分析建模、测量与保护四大主题与阳光ST系列储能变流器、SG系列光伏逆变器和微电网解决方案的技术路线一致。文中提...