地球表面每年接受太陽能輻射能量高達5.4*1024J，若能将其中的十萬分之一轉化爲電能，就可以滿足目前全世界的能耗需求。越來越多人關注到太陽能發電。在國内，更是以2030年前實現“碳達峰”、2060年前實現“碳中和”爲目标，推出一系列支持光伏行業發展的政策。整個光伏産業鏈也變得炙手可熱，而光伏逆變器作爲光伏發電系統的“大腦”，如何更加有效率地工作是一個重要的問題。因其重要性，研究機構也紛紛對此作出市場數據預測，那是一個非常龐大的數字。需求推動技術的革新，光伏逆變器産品會不斷改進，以更加适應時代的需求，這個過程是需要第三代半導體碳化矽一起參與的。

　　一、政策與市場催生碳化矽光伏逆變器

　　光伏逆變器作爲光伏電池與電網的接口裝置，将光伏電池的電能轉換成交流電并傳輸到電網上，在光伏并網發電系統中起着至關重要的作用。逆變器技術的發展始終與半導體功率器件技術的發展緊密結合，從開始發展至今，從第一代半導體技術到第三代半導體技術，從傳統的矽基光伏逆變器到碳化矽光伏逆變器。高速發展的市場推動企業壓縮從設計到真正量産化的開發周期。

　　英飛淩早已嗅到碳化矽帶來的商機，于2012年成功開發出了面向光伏逆變器應用的1200V碳化矽JFET“CoolSiC産品群”，并且當年就進入投産階段。2014年，富士電機将SiCMOSFET用于輸出功率爲100kW的百萬瓦級光伏電站使用的光伏逆變器。碳化矽随着技術的發展和市場的需求滲透到光伏逆變器産品中，越來越多的逆變器廠商企業看到碳化矽的閃光點。

　　目前，碳化矽在光伏逆變器産品中的應用基本上是以碳化矽二極管與矽基IGBT的混合模塊存在，碳化矽MOS(全碳化矽)的應用處在測試階段。未來，市場會對太陽能利用率和光伏系統的損耗提出更高的要求，以迎接光伏平價用電時代。在多種驅動力疊加的背景下，碳化矽二極管和碳化矽MOS得到普及是時間的問題，其在光伏逆變器中的市場規模将會上升到一個新的高度。

　　光伏行業及光伏行業的“高質量大腦”碳化矽光伏逆變器是時代的趨勢，多重驅動力疊加，使其沖在高景氣賽道前端。

　　(一)第一個驅動力，國内外政策。

　　首先國内政策方面，從2020年9月我國在第七十五屆聯合國大會提出“碳達峰”、“碳中和”以來，能源領域的技術變革拉開大幕，在國内“富煤、貧油、少氣”的現有條件下，加快能源系統的低碳轉型是必要趨勢。

　　“雙碳”期間，國家持續提出對能源轉型的支持政策和觀點，“十四五”作出更具體的目标，國家要求積極發展太陽能等新能源，主張集中式和分布式能源并舉的發展模式，大力提升光伏發電規模。

　　全國“兩會”期間，《2022年政府工作報告》指出：有序推進碳達峰碳中和工作，推進大型風光電基地等建設。目前，各地級市也不斷出台相關政策，包括光伏發電補貼、消納體系、光伏扶貧政策等。這意味着，國家對于太陽能發電的規劃越來越清晰，政策規劃将更加有的放矢，更有力地推動光伏行業的發展，進而推動碳化矽在光伏逆變器中的應用。

　　至于國外政策方面，德國政府推出了所謂的EEG複活節套餐，以促進光伏和風力發電的更快擴張。美國對中光伏關稅政策影響光伏裝機量，但同時也采取聯邦稅收抵免政策刺激光伏行業的發展。日本在實行高額上網電價補貼的基礎上，設立了較高的市場認證壁壘，使得光伏産業平穩有序地發展。還有印度、巴西、韓國、澳大利亞等國家都積極采取政策推進太陽能資源替換。

　　(二)第二個驅動力，市場需求方面。

　　有市場需求就有動力。能源轉型更深層次的意義在于新能源的發電成本至少要做到和傳統能源成本相當。使用碳化矽的光伏逆變器體積和重量能減少40%-60%左右;光伏逆變器壽命能夠延長，減少替換的成本，能夠提高太陽能的利用率，對整個光伏系統來說是降本提效。

　　市場自然是會做出評估。評估的結果就是，碳化矽光伏逆變器是市場需求的趨勢。

　　各地積極響應國家号召，明确光伏裝機目标，同時建設第三代半導體高地或者第三代半導體技術創新中心。是響應國家号召，也驅動光伏逆變器及碳化矽的市場不斷擴大。

　　(三)第三個驅動力，其他因素。

　　俄烏沖突，對光伏行業來說，是危，也是機。沖突雖導緻矽料、太陽能電池片原材料等上漲，帶來石油、天然氣等能源危機，但是将加速全球能源轉型，推動可再生能源發展，提高光伏發電的比重，更多的光伏逆變器需求，驅動碳化矽逆變器加速替代傳統矽基逆變器。

　　二、光伏逆變器産品發展現狀

　　研究光伏逆變器産品的發展趨勢，要從現狀出發，接下來将對光伏産業發展現狀和光伏逆變器産品發展現狀進行概述。

　　據國家能源局統計數據顯示，2013年以來，中國光伏發電累計裝機容量增長迅速。全球光伏裝機總量亦呈現持續穩定增長趨勢。

　　光伏行業協會發文稱，2022年，在光伏發電成本下降和全球綠色複蘇等有利因素的推動下，預計2022-2025年，全球光伏年均新增裝機将達到232-286GW;中國光伏年均新增裝機量将達到83-99GW。以此爲依據，綜合經濟、政策、環境等因素，站在中立的角度上，作出2019-2025年中國光伏行業的預測數據，如圖1所示。

　　中國累計光伏裝機總量穩定增長，并不意味着光伏發電是完全的，那真正能利用的太陽能資源有多少，取決于效率。

　　其中，傳統的光伏組件效率在15%至20%的範圍内，光伏組件能做的就是盡可能多吸收光，卻不能利用所有的光。作爲大腦，光伏逆變器會更有效率地利用光，提高光伏逆變器的效率是核心，碳化矽的使用讓光伏逆變器在系統轉換效率方面能夠很好的保持在96%以上，甚至可以達到99%，所以說，碳化矽光伏逆變器是得到優化的逆變器。

　　碳化矽技術帶來光伏逆變器系統效率的提升，效率提高自然帶來發電成本的下降。光伏行業所追求的“平價上網時代”是需要通過碳化矽的滲透來實現的。假設安裝一個分布式光伏電站，對于分布式光伏來說，其發電成本直接和用電價格挂鈎，光伏逆變器效率提高，我們就能轉化更多的太陽能，那麽整體來說每單位電量所需成本就會下降，發電價格會更加“平價”。

　　近年來，随着技術進步和政策扶持，光伏發電成本連續下降，較2015年下降了超50%。

　　不管是成本的下降，效率的提高還是技術的進步，動力都是光伏逆變器産品的發展。

　　光伏逆變器在整個光伏系統中雖然重要，成本占比卻很少。

　　光伏逆變器在光伏發電系統中僅僅占用8%-10%的成本，卻是最重要的環節，如果光伏組件一個出現故障隻是降低效率了，而光伏逆變器出現問題那麽就是整個系統癱瘓。其中逆變器的原材料分爲兩類：電子電力器件、結構件。以IGBT爲主的半導體器件占逆變器成本約11.8%左右。如圖2所示。

　　上述半導體功率器件成本占比是由平均而來。當前實際應用中絕大多數還是以矽基IGBT爲主，少部分碳化矽二極管混合模塊。目前，雖然碳化矽的價格相對矽基高，但是使用碳化矽的光伏逆變器其他成本相對變少了，甚至可以說這個光伏系統的其他成本減少。

　　所以，需要判斷的是碳化矽貴的更多還是節省下來的其他原材料更多。

　　三、總結

　　從現狀出發總結爲兩點：一個是“井噴式”增長的裝機量反映出旺盛的市場需求;另一個是碳化矽應用在光伏逆變器中是有一定的降本空間，真正普及化會有一個過程。物以稀爲貴，碳化矽半導體技術會不斷革新，未來當更多的碳化矽功率器件或模塊出現，成本下降，更多的光伏逆變器會使用碳化矽。

　　目前了解到，光伏逆變器頭部企業譬如陽光電源額定功率爲225KW的組串式光伏逆變器使用了碳化矽二極管，迄今發貨超15GW。在多年前，陽光電源就布局碳化矽，與英飛淩合作許久。早在2014年陽光電源就開發出應用1200V碳化矽MOS的光伏逆變器産品，那時候，逆變器廠商就看到了碳化矽的能夠帶來的龐大市場。

　　對于碳化矽MOS，更是光伏逆變器應用的未來。譬如台達電子額定功率爲70KW的光伏逆變器應用到安森美的全碳化矽功率模塊。現在真正應用到全碳化矽模塊的光伏逆變器很少，正因爲比較少，才是機會。越來越多的光伏逆變器廠商已經在測試碳化矽MOS的應用。錦浪科技表示2023年已經預訂不少碳化矽器件，碳化矽在二極管和MOS替代IGBT兩塊都在進行，直流側相對更快。

　　碳化矽在光伏逆變器中的市場空間也要分光伏逆變器的實際應用場景。

　　在光伏行業中歸結爲兩種裝機模式：集中式光伏和分布式光伏;對應着集中式光伏逆變器和分布式光伏逆變器。其中分布式光伏會帶來更多的商業模式，且碳化矽在分布式光伏的應用中有更大的市場空間。2021年分布式光伏裝機量已經趕超集中式光伏裝機量。如圖3所示。

　　分布式光伏在政策支持下更加有熱度，未來會由分布式光伏主導，等同于未來光伏逆變器也會由碳化矽主導。

　　國内碳化矽起步晚，光伏逆變器廠商基本依靠進口國外半導體功率器件，問題是，國外半導體功率器件價格昂貴，再加上碳化矽功率器件的巨大缺口。逆變器企業已然在尋求碳化矽的國産替代。可以想象到，碳化矽必然将改變光伏逆變器的現有格局，在光伏逆變器領域得到更廣泛的應用。