STMicroelectronics ha presentato al Solar Power International (SPI) 2012 alcune innovazioni basate sul carburo di silicio che permettono ai produttori di realizzare sistemi elettronici ultra-efficienti per convertire i raggi del sole in energia che abbia la qualità standard per essere immessa nella rete di distribuzione elettrica.

In particolare i diodi al carburo di silicio da 1200 V della Società sostituiscono i tradizionali diodi al silicio nel convertitore boost DC-DC e nell’inverter DC-AC che convertono l’uscita a bassa tensione del modulo fotovoltaico in potenza AC di qualità elevata, alla tensione richiesta dalla rete.

Nel caso dei diodi destinati alle applicazioni di conversione dell’energia solare, il carburo di silicio è un materiale di base migliore rispetto alla tradizionale tecnologia bipolare al silicio. I diodi al carburo di silicio possono commutare rapidamente tra lo stato di conduzione e di non conduzione senza il problema della corrente inversa di recupero, presente invece nella commutazione dei diodi bipolari. L’eliminazione di questo effetto indesiderato aiuta a risparmiare fino al 70% dell’energia normalmente dispersa, mantiene una elevata efficienza in un ampio intervallo di temperature e garantisce ai progettisti una maggiore flessibilità per ottimizzare la frequenza operativa del sistema.

Gli esperimenti condotti dalla ST utilizzando i diodi al carburo di silicio da 1200 V hanno dimostrato un incremento del 2% nel rendimento complessivo dell’inverter, anche in presenza di carichi elevati e ad alta frequenza. Durante tutto il periodo di funzionamento previsto per gli inverter utilizzati, per esempio, nei sistemi fotovoltaici residenziali o nei grandi campi solari, un miglioramento di questo tipo permette di risparmiare molti Megawatt-ora di energia preziosa.

All’SPI 2012, la ST rivelerà anche i progressi ottenuti nel proprio programma per MOSFET al carburo di silicio; tra i primi MOSFET al carburo di silicio disponibili in commercio. Si tratta di una classe molto avanzata di dispositivi che potrebbe rappresentare una alternativa agli IGBT (Insulated Gate Bipolar Transistor, transistor bipolare con gate isolato) negli inverter, offrendo notevoli vantaggi. Oltre a ridurre almeno del 50% le perdite di energia degli IGBT, i MOSFET al carburo di silicio non richiedono alcuna particolare circuiteria di pilotaggio e possono funzionare a frequenze più elevate. Ciò permette ai progettisti di miniaturizzare altri componenti dell’alimentatore riducendo complessivamente i costi e le dimensioni, oltre ad aumentare l’efficienza energetica.

Altre possibili applicazioni per diodi e MOSFET al carburo di silicio sono i grandi alimentatori utilizzati nelle energivore computer room e nei data center, e i sistemi di pilotaggio del motore dei veicoli elettrici.

SPI 2012, la più importante conferenza e mostra sull’energia solare, si tiene all’Orange County Convention Center, Orlando, Florida, dal 10 al 13 settembre 2012.
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