Xiang Li · Guiqin Chang · Matthew Packwood · Qiang Xiao 等6人 · IEEE Transactions on Power Electronics · 2024年11月

本文研究了不同热界面材料（TIMs）对半导体功率模块内部器件间热耦合的影响。具体而言，针对配备续流快速恢复二极管（FRDs）的绝缘栅双极型晶体管（IGBT）功率模块，采用两种热界面材料，即导热硅脂和石墨片进行研究。首先对功率模块内部芯片间的热耦合进行了理论分析，随后给出了数值模拟和实验测试结果。结果之间的一致性验证了热界面材料的热导率越低，芯片间的热耦合越强。由于自热热阻和耦合热阻均取决于热界面材料的热导率，因此对二者在总热阻中的贡献比例变化进行了量化。此外，还表征了热界面材料对IGBT芯片和F...

解读: 作为全球领先的光伏逆变器和储能系统供应商，阳光电源的核心产品高度依赖IGBT功率模块的热管理性能。该论文针对导热界面材料（TIM）对功率半导体器件热耦合影响的研究，对我司产品可靠性提升具有重要参考价值。 在大功率光伏逆变器和储能变流器中，IGBT与续流二极管（FRD）的热耦合效应直接影响系统的功率...

Arash Kazemian · Hongxing Yang · Changying Xiang · Applied Energy · 2025年1月 · Vol.384

摘要 本研究提出了一种集成太阳能热增强装置的光伏光热系统（Photovoltaic Thermal with Solar Thermal Enhancer, PVT-STE），旨在提升传统光伏光热（PVT）系统的性能。通过引入太阳能热增强器，PVT-STE系统采用独特的顺序传热机制，显著提高了热效率和电效率。该系统结构设计使传热流体首先流经PVT模块，随后进入增强型太阳能热（ST）模块，从而获得更高的流体温度，适用于从住宅到工业的多种应用场景。系统配置涵盖从完全太阳能热模式到全光伏光热模式之间的...

解读: 该PVT-STE光热光伏耦合系统研究对阳光电源具有重要启示。系统通过热流体串联传热机制实现光伏与热能协同优化,与我司SG系列逆变器的MPPT技术和ST系列储能变流器可形成互补方案。研究揭示的光伏-热能配比权衡特性,可指导我司开发智能能量管理算法,通过iSolarCloud平台实时优化电热输出比例。特...

Hiroaki Koi · Akira Gunji · Masatoshi Sugimas · Takahiro Kawaguchi 等6人 · Applied Energy · 2025年1月 · Vol.380

二氧化碳甲烷化是一种具有前景的燃料脱碳技术。由于甲烷化反应为放热反应，反应器的热管理是一个重要问题。本研究探讨了采用金属基相变材料（PCM）进行反应器热管理的效果。在本研究中，将Zn-30%Al合金（熔点：429–509 °C）基PCM复合材料与催化剂混合装填于台架规模反应器中，并进行了稳态与瞬态甲烷化实验。稳态实验结果表明，与传统的单一催化剂条件相比，峰值温度从464 °C降低至411 °C，峰值温度与基底温度之间的温差减少了38%。此外，整个反应器内的温度分布更加均匀，实现了局部热应力的分散...

解读: 该金属相变材料热管理技术对阳光电源储能系统具有重要应用价值。研究中Zn-Al合金PCM通过高导热性和潜热效应实现温度峰值降低53℃、温差减少38%,可借鉴应用于PowerTitan等大型储能系统的电池热管理。特别是瞬态工况下71%的放热速率抑制能力,可有效防止电池热失控。该被动式热管理方案结合ST系...

Junyoung Park · Sang J.Par · Ki Mun Bang · Hyungyu Jin · Energy Conversion and Management · 2025年1月 · Vol.333

在热管理系统中集成热电制冷器（TECs）是一种解决局部散热问题的有前景的方法。实现高冷却速率所需的热电（TE）材料特性取决于TEC的工作模式——制冷或主动冷却，而该模式由TE支腿内部的傅里叶热流方向决定。因此，在应用TEC之前应优先分析其工作模式，以确保选用能够最大化冷却性能的TE材料。然而，以往研究常常忽略了外部热阻的影响，导致TEC工作模式的误判以及不恰当的TE材料选择，最终造成冷却速率降低。为解决这一问题，本文在考虑外部热阻的情况下对TEC的工作模式进行了分析。研究结果表明，只有当TE材料...

解读: 该热电冷却器外部热阻研究对阳光电源储能系统热管理具有重要价值。ST系列PCS和PowerTitan储能系统中功率器件(SiC/IGBT)存在局部热点,传统风冷效率受限。研究揭示的热电材料选型准则可优化储能柜内局部冷却方案,根据外部热阻确定制冷/主动冷却模式,提升功率密度。同时适用于充电桩大功率模块热...

Eliana Gaudino · Umar Farooq · Antonio Caldarelli · Paolo Strazzullo 等8人 · Solar Energy · 2025年1月 · Vol.287

摘要 在追求更高效率的太阳能热利用系统过程中，准确测定低发射率材料的热发射率对于确定功率损耗至关重要。本文介绍了一种量热法，旨在精确测量用于高真空平板集热器（HVFPCs）的选择性太阳能吸收体（SSAs）的热发射率。该方法的能力通过成功校正不同尺寸铜样品的热发射率值得到了验证，其中包括面积小至49 cm²的样品。结果表明，该方法能够显著减少与小尺寸和/或低发射率样品相关的测量误差，为改进SSAs的设计与效率提供了可行路径。本研究通过实现优于0.003的测量精度，在推动太阳能热技术发展方面迈出了重...

解读: 该低发射率材料热发射率精密测量技术对阳光电源光伏逆变器热管理具有重要参考价值。SG系列逆变器中SiC器件工作温度高达175℃,精确测量散热器材料热发射率(精度优于0.003)可优化三电平拓扑功率模块热设计,降低温升损耗。该量热法可应用于PowerTitan储能系统PCS散热评估,通过精准表征低发射率...

Shuhei Fukunaga · Tsuyoshi Funaki · IEEE Journal of Emerging and Selected Topics in Power Electronics · 2025年4月

功率模块的热设计对确保工业应用中的长期可靠性至关重要。静态测试方法利用功率器件I-V特性随温度变化的关系，表征模块封装的瞬态热阻。随着现代功率模块散热性能的提升，精确的瞬态热表征要求准确捕捉其快速且微小的电压响应。本文提出一种先进的瞬态热表征系统，以精确捕获功率模块的快速微弱电信号，实现准确的热特性分析。通过实验对比传统系统，并结合数值仿真验证，结果表明所研制系统的优越性能。

解读: 该瞬态热表征技术对阳光电源功率模块设计具有重要应用价值。在ST系列储能变流器和SG系列光伏逆变器中，功率模块的热管理直接影响系统可靠性和寿命。该系统能精确捕捉SiC/GaN器件的快速微弱电压响应，为三电平拓扑的热设计提供准确数据支撑。可应用于PowerTitan储能系统和1500V光伏系统的功率模块...

Pan Guo · Weiguo Chena · Junyu Lua · Ligang Zhang 等9人 · Energy Conversion and Management · 2025年1月 · Vol.343

摘要 相变材料（如石蜡）在热能存储方面具有广阔前景，但存在导热系数低以及熔融过程中结构不稳定的问题。本文报道了一种受生物启发的重力导向组装方法，用于制备形状自适应的相变复合材料，该方法将铜纳米片集成到聚二甲基硅氧烷（PDMS）基体中，形成类似贻贝结构的互锁层状支架。 hierarchical 铜纳米片网络使面内导热系数提升至4.27 W·m⁻¹·K⁻¹（是纯石蜡的20倍），并具有5:1的各向异性比，实现了快速的横向热扩散。PDMS基体赋予材料柔韧性和形状自适应能力，而互锁的铜纳米片则对熔融石蜡起...

解读: 该仿生铜纳米片相变复合材料技术对阳光电源储能及光伏系统具有重要应用价值。其84.8%光热转换效率和4.27 W·m⁻¹·K⁻¹导热系数可优化PowerTitan储能系统的热管理性能,降低PCS功率模块温升。柔性形状自适应特性适用于SG系列逆变器复杂散热结构,特别是1500V高压系统的SiC/GaN器...

Masahiro Nomura · Sebastian Volz · Zhiting Tian · Applied Physics Letters · 2025年1月 · Vol.127

近年来，半导体和热电材料的热管理技术取得显著进展，成为实现碳中和的关键手段。现代电子与光电子器件需高效散热与热能转换以提升性能并保障可靠性与效率。随着器件尺寸缩小至纳米尺度，传统宏观热输运理论已不适用，亟需深入理解界面、纳米结构及异质系统中的声子输运机制。声子工程融合理论建模、纳米热测量、先进材料开发与材料信息学，推动了该领域的快速发展。

解读: 该热声子工程与热管理技术对阳光电源功率器件及储能系统具有重要应用价值。在ST系列储能变流器和PowerTitan大型储能系统中，SiC/GaN功率模块的纳米尺度热输运特性直接影响系统可靠性与效率。声子工程理论可优化功率模块界面热阻设计，提升三电平拓扑器件散热性能。在SG系列光伏逆变器的1500V高压...

Tongyao Han · Yifei Luo · Binli Liu · Hao Yuan 等5人 · IEEE Journal of Emerging and Selected Topics in Power Electronics · 2025年4月

针对IGBT功率模块在短时过载时的热应力和电热特性强非线性,数据手册二维安全工作区(SOA)无法满足可靠性评估需求。提出基于热平衡原理的SOA定量评估方法,建立包含电压、电流和结温的三维SOA防止IGBT热失效。所提SOA表明IGBT可在超额定电流两倍以上安全运行,结温可超448.15K(175°C)而不发生热失效。建立器件热不稳定性表征准则和半导体物理-热传导理论集成的净热流分析模型,考虑长期运行中电热特性退化对SOA的影响。仿真和实验验证了SOA及其退化有效预测短时过载下IGBT可靠性。

解读: 该IGBT三维安全工作区评估技术对阳光电源IGBT功率模块应用有重要可靠性保障价值。热平衡SOA方法可应用于ST储能变流器和SG光伏逆变器的IGBT选型和过载保护设计,提高短时过载能力。电热耦合退化模型对PowerTitan大型储能系统的长期可靠性预测和维护策略制定有指导意义。该技术对阳光电源功率模...

作者未知 · IEEE Transactions on Power Electronics · 2025年1月

热网络模型为功率半导体器件的结温在线估计提供了一种间接且非侵入式的方法。目前，热网络模型参数主要从有限元模型中提取，或根据材料特性参数和几何尺寸计算得出。然而，随着功率模块老化，热网络模型的参数会发生变化，导致预设热网络模型估计的结温不准确。本文提出了一种用于功率模块长期结温监测的热网络模型，该模型考虑了冷却条件以及芯片之间的热耦合。通过测量运行工况中存在的待机状态下的结温冷却曲线，并利用人工智能算法的识别结果更新热网络模型的参数，实现了热网络模型与功率模块健康状态的同步，并对功率模块的老化程度...

解读: 从阳光电源的业务视角来看，这项功率模块热网络模型原位参数辨识技术具有重要的战略价值。在光伏逆变器和储能变流器等核心产品中，IGBT等功率半导体器件是决定系统可靠性和寿命的关键部件，其结温监测直接关系到设备的安全运行和预防性维护策略。 该技术的核心创新在于通过人工智能算法实时更新热网络模型参数，使模...

Yayong Yang · Zhiqiang Wang · Yu Liao · Wubin Kong 等6人 · IEEE Transactions on Power Electronics · 2025年3月

本文提出一种基于物理信息神经网络（PINNs）的参数化三维热仿真方法，以实现功率模块热设计的快速设计空间探索。利用PINNs能够快速逼近描述功率模块热行为的参数化偏微分方程解的能力，开发了用于碳化硅（SiC）三相半桥功率模块的热场仿真框架，以进行参数化仿真。经过一次无监督训练后，基于PINNs的模型可以快速预测不同输入参数组合下功率模块的热场分布结果。对比结果表明，在不同组合情况下，PINNs的预测结果与COMSOL数值模拟和实验测量结果大致相符。此外，在用于参数优化的大规模设计空间探索任务中，...

解读: 从阳光电源的业务视角来看，这项基于物理信息神经网络（PINNs）的参数化热仿真技术具有重要的工程应用价值。作为全球领先的光伏逆变器和储能系统供应商，我们在功率模块热设计方面面临着日益严峻的挑战：一方面，碳化硅（SiC）等新型功率器件的广泛应用使得热管理复杂度显著提升；另一方面，市场对产品快速迭代和定...

John Crosby · Haoran Cui · Yan Wang · Applied Physics Letters · 2025年1月 · Vol.127

多孔石墨烯和石墨因其独特的结构与热学特性，在电化学储能和光热应用中日益受到关注。本研究系统分析了含孔石墨及多层石墨烯的晶格热输运行为与声子谱特征。结果表明，相对于石墨烯基面呈倾斜传播的声子模式是跨平面热输运的主要贡献者，且表现出显著的弹道特性，导致跨平面热导率随层数近似线性增加。石墨烯中引入纳米孔会宽频抑制跨平面声子输运，而锂离子插层则有望增强该输运。研究揭示了关键石墨烯结构中跨平面热传导的内在机制，为热管理材料设计提供了重要指导。

解读: 该石墨烯跨平面热输运研究对阳光电源储能系统热管理具有重要价值。研究揭示的纳米孔抑制热传导和锂插层增强热输运机制，可直接应用于PowerTitan大型储能系统和ST系列储能变流器的热界面材料优化。通过调控石墨烯层间结构，可实现电池模组与功率器件的定向导热设计：在需要隔热的区域引入多孔石墨烯降低热桥效应...

Steffen Wieser · Lucas Naveau · Werner Kraft · Ruth Arregi Beristain 等5人 · Energy Conversion and Management · 2025年1月 · Vol.346

摘要 由于对可持续公共交通的需求不断增长，目前处于研发和运营阶段的电池电动轨道车辆数量日益增加。然而，乘客舱供暖所需的能量仍由车载电池提供，这在低温环境条件下尤其会导致车辆续航里程受限。热储能系统为降低电池供电的供暖能耗提供了创新的解决方案。因此，本文研究了电池电动轨道车辆中此类热储能系统的设计需求。基于Python开发了一个车辆热力学模型，并对电池电动车辆运行过程中的热能需求进行了仿真分析。环境、轨道、车辆以及HVAC（供暖、通风、空调）控制参数的场景与边界条件均依据现行轨道车辆相关规范与标准...

解读: 该研究对阳光电源储能及电动交通解决方案具有重要参考价值。轨道车辆热管理储能系统需求52-255kWh与我司PowerTitan储能系统容量匹配,可通过ST系列PCS实现高效能量调度。研究显示热储能可提升续航5.6%,验证了储能系统在电动交通领域的应用潜力。建议结合我司充电桩产品,开发轨道交通储能-充...

Qian Luo · Yi Li · Bin Zhao · Peng Sun 等7人 · IET Power Electronics · 2025年5月 · Vol.18

本文提出了一种考虑热扩散与热耦合效应的SiC MOSFET多芯片并联热网络模型快速修正方法。该方法能够高效准确地评估功率模块内并联芯片的结温，显著提升热网络模型的预测精度，为功率模块的热设计与散热性能优化提供有力指导。

解读: 该SiC MOSFET多芯片并联热网络快速修正方法对阳光电源功率模块设计具有重要价值。在ST系列储能变流器和SG系列光伏逆变器中，多芯片并联SiC模块广泛应用于提升功率密度，但热耦合效应导致的芯片温度不均衡直接影响系统可靠性。该方法可精准预测各芯片结温分布，优化PowerTitan大型储能系统的散热...

作者未知 · IEEE Transactions on Electron Devices · 2025年1月

与硅基器件相比，宽禁带（WBG）和超宽禁带（UWBG）半导体器件具有更高的击穿电压和更低的导通电阻，性能优越，使其在电能转换和通信领域极具竞争力。特别是，作为宽禁带半导体代表性材料之一的氮化镓（GaN）已发展到产业化阶段，而诸如氧化镓（Ga₂O₃）等新一代超宽禁带半导体在过去十年中成为电力电子应用领域的热门研究焦点。然而，这些先进半导体器件面临的主要挑战是热管理，尤其是在高功率应用中，热管理问题会导致器件电气性能严重下降和长期可靠性降低。因此，迫切需要有效的热管理技术。本文全面总结了宽禁带和超宽...

解读: 作为光伏逆变器和储能系统的核心供应商，阳光电源产品的功率密度提升与可靠性保障高度依赖于宽禁带半导体器件的热管理技术突破。该综述系统梳理的GaN、Ga2O3等宽禁带及超宽禁带半导体热管理技术，对我司新一代高功率密度逆变器和储能变流器的研发具有重要指导意义。 从业务价值看，这些器件级热管理技术直接关系...

Meghavin Bhatasan · Amy Marie Marconne · Energy Conversion and Management · 2025年1月 · Vol.343

摘要 由于功率密度不断提高以及功率分布日益动态化，热管理在电力电子模块中正发挥着越来越关键的作用，尤其是在汽车应用领域。相变材料（PCM）已成为这些模块中有效热管理的一种有前景的解决方案。然而，目前对于使用PCM时这些模块的热行为理解仍存在不足，特别是在考虑实际器件几何结构和功率分布方面。本文评估了包含基于相变材料的热能存储（TES）的新模块架构相对于传统架构的热性能。我们基于驾驶循环提取出真实的瞬态热负荷条件进行分析，并采用三个性能指标进行全面的性能比较：平均时间最大温升、最大温升速率以及瞬态...

解读: 该相变材料热管理技术对阳光电源电动汽车驱动产品线具有重要价值。针对OBC充电机、电机驱动器等功率模块,PCM热缓冲可有效应对瞬态热冲击,抑制温度峰值达33%。双面冷却+铜基复合PCM架构可优化SiC/GaN器件散热设计,提升功率密度。该技术还可回收废热用于电池预热,降低能耗。建议在ST系列PCS和充...

L. R. Norman · Z. Abdallah · J. W. Pomeroy · G. Drandova 等6人 · IEEE Electron Device Letters · 2025年5月

采用低铝组分的 AlGaN 缓冲层可减轻高频 GaN 高电子迁移率晶体管（HEMT）中的短沟道效应。然而，在改善载流子限制和增加 AlGaN 缓冲层热阻之间存在权衡。本研究探讨了 AlGaN 背势垒层热导率对射频 HEMT 整体热阻的影响。采用纳秒时域热反射法测量了铝组分 x 在 0.01 至 0.06 范围内的 GaN 和 AlₓGa₁₋ₓN 的热导率。室温下，当 x 分别为 0.01 和 0.06 时，热导率从 39 W/（m·K）降至 19 W/（m·K），这远低于所测得的 GaN 的 1...

解读: 从阳光电源功率电子技术应用视角来看，这项关于GaN HEMT器件热阻特性的研究具有重要参考价值。GaN高电子迁移率晶体管是新一代光伏逆变器和储能变流器的核心功率器件，其高频特性和功率密度优势正推动我司产品向更高效率、更小体积方向发展。 该研究揭示了AlGaN背势垒层设计中的关键电热权衡问题。数据显...

Hao-Lin Yen · Fang-I Lai · IEEE Access · 2025年1月

研究探讨了铜夹片设计对驱动MOSFET封装热性能的影响，以优化微电子元件的散热效率。实验检验了四个关键变量：夹片厚度、材料、附着材料和镀层材料。结果表明夹片厚度从0.15mm增至0.2mm可使热阻降低2.1%（从3.3667°C/W降至3.2958°C/W）。使用高导热率的C1100铜（391 W/m-K）进一步降低热阻改善整体散热。采用SAC305等高导电粘合剂改善了夹片与晶圆间的热界面，石墨烯涂层增强了热稳定性和耐腐蚀性。在12V和19V高压条件下，较厚铜夹片和更好附着材料的封装显著降低表面...

解读: 该Dr.MOS热管理研究对阳光电源功率器件封装优化具有直接指导价值。研究中铜夹片厚度和材料选择对热阻的影响与阳光SiC/GaN功率模块的散热设计高度相关。SAC305焊接工艺和石墨烯涂层技术可应用于阳光ST系列储能变流器和SG系列光伏逆变器的功率模块封装改进，在高电压工况下显著降温的结果为阳光150...

H.C.Wan · J.W.Ta · Y.K.Wan · Y.D.Wan 等5人 · Solar Energy · 2025年1月 · Vol.299

摘要 由于具有可扩展性、长循环寿命以及固有的安全性和稳定性，熔盐储热技术被广泛认为是先进储能解决方案中的领先候选技术。该技术在余热利用、区域供热系统、火电机组调频与削峰填谷以及太阳能热发电等多种应用中已展现出显著潜力。熔盐储热系统的商业化因其优异的热性能和独特的热物理特性，能够提高能源利用效率与可持续性，从而推动能源解决方案的创新。将纳米颗粒分散到熔盐中以增强其储热能力，形成可提高储能应用效率的熔盐纳米流体，这一方法近年来吸引了越来越多的研究关注。本文系统综述了熔盐纳米流体的制备技术以及常用熔盐...

解读: 纳米材料强化熔融盐储热技术对阳光电源ST系列储能系统及PowerTitan产品具有重要应用价值。通过纳米流体提升比热容和导热系数,可优化储能系统热管理性能,提高能量密度和循环效率,特别适用于调峰调频场景。该技术与阳光电源PCS热控制策略结合,可提升系统安全性和长周期运行稳定性,为大规模储能电站和光热...

Liwen Chena · Yuanlin Liab · Hua Feia · Jianmin Tonga 等5人 · Solar Energy · 2025年1月 · Vol.298

摘要 随着全球能源消耗的持续增长，高效储能材料的开发正受到广泛关注。相变材料（PCMs）因其优异的热能储存特性以及在相变过程中能够维持相对稳定温度的能力，在热能存储领域备受关注。这主要归功于其出色的储热能力和优越的热量调节性能。然而，材料泄漏和导热性差等问题限制了其在多种环境中的应用潜力。为了优化PCMs的热性能，可采用成本低廉、可持续且广泛可用的生物质多孔介质作为支撑材料，有效制备形状稳定的生物质基复合相变材料。本文综述了生物质碳基复合相变材料（CPCMs）的合成方法及研究进展，探讨了其对基础...

解读: 该生物质复合相变储热材料技术对阳光电源储能系统具有重要应用价值。相变材料的恒温特性可优化PowerTitan等大型储能系统的热管理方案,解决电池簇温度均衡难题。其在建筑热管理和余热回收的应用场景,可与ST系列PCS结合构建冷热电三联供系统,提升综合能效。生物质基材料的低成本和可持续性,为储能电站被动...