地球表面每年接受太阳能辐射能量高达5.4*1024J，若能将其中的十万分之一转化为电能，就可以满足目前全世界的能耗需求。越来越多人关注到太阳能发电。在国内，更是以2030年前实现“碳达峰”、2060年前实现“碳中和”为目标，推出一系列支持光伏行业发展的政策。整个光伏产业链也变得炙手可热，而光伏逆变器作为光伏发电系统的“大脑”，如何更加有效率地工作是一个重要的问题。因其重要性，研究机构也纷纷对此作出市场数据预测，那是一个非常庞大的数字。需求推动技术的革新，光伏逆变器产品会不断改进，以更加适应时代的需求，这个过程是需要第三代半导体碳化硅一起参与的。

　　一、政策与市场催生碳化硅光伏逆变器

　　光伏逆变器作为光伏电池与电网的接口装置，将光伏电池的电能转换成交流电并传输到电网上，在光伏并网发电系统中起着至关重要的作用。逆变器技术的发展始终与半导体功率器件技术的发展紧密结合，从开始发展至今，从第一代半导体技术到第三代半导体技术，从传统的硅基光伏逆变器到碳化硅光伏逆变器。高速发展的市场推动企业压缩从设计到真正量产化的开发周期。

　　英飞凌早已嗅到碳化硅带来的商机，于2012年成功开发出了面向光伏逆变器应用的1200V碳化硅JFET“CoolSiC产品群”，并且当年就进入投产阶段。2014年，富士电机将SiCMOSFET用于输出功率为100kW的百万瓦级光伏电站使用的光伏逆变器。碳化硅随着技术的发展和市场的需求渗透到光伏逆变器产品中，越来越多的逆变器厂商企业看到碳化硅的闪光点。

　　目前，碳化硅在光伏逆变器产品中的应用基本上是以碳化硅二极管与硅基IGBT的混合模块存在，碳化硅MOS(全碳化硅)的应用处在测试阶段。未来，市场会对太阳能利用率和光伏系统的损耗提出更高的要求，以迎接光伏平价用电时代。在多种驱动力叠加的背景下，碳化硅二极管和碳化硅MOS得到普及是时间的问题，其在光伏逆变器中的市场规模将会上升到一个新的高度。

　　光伏行业及光伏行业的“高质量大脑”碳化硅光伏逆变器是时代的趋势，多重驱动力叠加，使其冲在高景气赛道前端。

　　(一)第一个驱动力，国内外政策。

　　首先国内政策方面，从2020年9月我国在第七十五届联合国大会提出“碳达峰”、“碳中和”以来，能源领域的技术变革拉开大幕，在国内“富煤、贫油、少气”的现有条件下，加快能源系统的低碳转型是必要趋势。

　　“双碳”期间，国家持续提出对能源转型的支持政策和观点，“十四五”作出更具体的目标，国家要求积极发展太阳能等新能源，主张集中式和分布式能源并举的发展模式，大力提升光伏发电规模。

　　全国“两会”期间，《2022年政府工作报告》指出：有序推进碳达峰碳中和工作，推进大型风光电基地等建设。目前，各地级市也不断出台相关政策，包括光伏发电补贴、消纳体系、光伏扶贫政策等。这意味着，国家对于太阳能发电的规划越来越清晰，政策规划将更加有的放矢，更有力地推动光伏行业的发展，进而推动碳化硅在光伏逆变器中的应用。

　　至于国外政策方面，德国政府推出了所谓的EEG复活节套餐，以促进光伏和风力发电的更快扩张。美国对中光伏关税政策影响光伏装机量，但同时也采取联邦税收抵免政策刺激光伏行业的发展。日本在实行高额上网电价补贴的基础上，设立了较高的市场认证壁垒，使得光伏产业平稳有序地发展。还有印度、巴西、韩国、澳大利亚等国家都积极采取政策推进太阳能资源替换。

　　(二)第二个驱动力，市场需求方面。

　　有市场需求就有动力。能源转型更深层次的意义在于新能源的发电成本至少要做到和传统能源成本相当。使用碳化硅的光伏逆变器体积和重量能减少40%-60%左右;光伏逆变器寿命能够延长，减少替换的成本，能够提高太阳能的利用率，对整个光伏系统来说是降本提效。

　　市场自然是会做出评估。评估的结果就是，碳化硅光伏逆变器是市场需求的趋势。

　　各地积极响应国家号召，明确光伏装机目标，同时建设第三代半导体高地或者第三代半导体技术创新中心。是响应国家号召，也驱动光伏逆变器及碳化硅的市场不断扩大。

　　(三)第三个驱动力，其他因素。

　　俄乌冲突，对光伏行业来说，是危，也是机。冲突虽导致硅料、太阳能电池片原材料等上涨，带来石油、天然气等能源危机，但是将加速全球能源转型，推动可再生能源发展，提高光伏发电的比重，更多的光伏逆变器需求，驱动碳化硅逆变器加速替代传统硅基逆变器。

　　二、光伏逆变器产品发展现状

　　研究光伏逆变器产品的发展趋势，要从现状出发，接下来将对光伏产业发展现状和光伏逆变器产品发展现状进行概述。

　　据国家能源局统计数据显示，2013年以来，中国光伏发电累计装机容量增长迅速。全球光伏装机总量亦呈现持续稳定增长趋势。

　　光伏行业协会发文称，2022年，在光伏发电成本下降和全球绿色复苏等有利因素的推动下，预计2022-2025年，全球光伏年均新增装机将达到232-286GW;中国光伏年均新增装机量将达到83-99GW。以此为依据，综合经济、政策、环境等因素，站在中立的角度上，作出2019-2025年中国光伏行业的预测数据，如图1所示。

　　中国累计光伏装机总量稳定增长，并不意味着光伏发电是完全的，那真正能利用的太阳能资源有多少，取决于效率。

　　其中，传统的光伏组件效率在15%至20%的范围内，光伏组件能做的就是尽可能多吸收光，却不能利用所有的光。作为大脑，光伏逆变器会更有效率地利用光，提高光伏逆变器的效率是核心，碳化硅的使用让光伏逆变器在系统转换效率方面能够很好的保持在96%以上，甚至可以达到99%，所以说，碳化硅光伏逆变器是得到优化的逆变器。

　　碳化硅技术带来光伏逆变器系统效率的提升，效率提高自然带来发电成本的下降。光伏行业所追求的“平价上网时代”是需要通过碳化硅的渗透来实现的。假设安装一个分布式光伏电站，对于分布式光伏来说，其发电成本直接和用电价格挂钩，光伏逆变器效率提高，我们就能转化更多的太阳能，那么整体来说每单位电量所需成本就会下降，发电价格会更加“平价”。

　　近年来，随着技术进步和政策扶持，光伏发电成本连续下降，较2015年下降了超50%。

　　不管是成本的下降，效率的提高还是技术的进步，动力都是光伏逆变器产品的发展。

　　光伏逆变器在整个光伏系统中虽然重要，成本占比却很少。

　　光伏逆变器在光伏发电系统中仅仅占用8%-10%的成本，却是最重要的环节，如果光伏组件一个出现故障只是降低效率了，而光伏逆变器出现问题那么就是整个系统瘫痪。其中逆变器的原材料分为两类：电子电力器件、结构件。以IGBT为主的半导体器件占逆变器成本约11.8%左右。如图2所示。

　　上述半导体功率器件成本占比是由平均而来。当前实际应用中绝大多数还是以硅基IGBT为主，少部分碳化硅二极管混合模块。目前，虽然碳化硅的价格相对硅基高，但是使用碳化硅的光伏逆变器其他成本相对变少了，甚至可以说这个光伏系统的其他成本减少。

　　所以，需要判断的是碳化硅贵的更多还是节省下来的其他原材料更多。

　　三、总结

　　从现状出发总结为两点：一个是“井喷式”增长的装机量反映出旺盛的市场需求;另一个是碳化硅应用在光伏逆变器中是有一定的降本空间，真正普及化会有一个过程。物以稀为贵，碳化硅半导体技术会不断革新，未来当更多的碳化硅功率器件或模块出现，成本下降，更多的光伏逆变器会使用碳化硅。

　　目前了解到，光伏逆变器头部企业譬如阳光电源额定功率为225KW的组串式光伏逆变器使用了碳化硅二极管，迄今发货超15GW。在多年前，阳光电源就布局碳化硅，与英飞凌合作许久。早在2014年阳光电源就开发出应用1200V碳化硅MOS的光伏逆变器产品，那时候，逆变器厂商就看到了碳化硅的能够带来的庞大市场。

　　对于碳化硅MOS，更是光伏逆变器应用的未来。譬如台达电子额定功率为70KW的光伏逆变器应用到安森美的全碳化硅功率模块。现在真正应用到全碳化硅模块的光伏逆变器很少，正因为比较少，才是机会。越来越多的光伏逆变器厂商已经在测试碳化硅MOS的应用。锦浪科技表示2023年已经预订不少碳化硅器件，碳化硅在二极管和MOS替代IGBT两块都在进行，直流侧相对更快。

　　碳化硅在光伏逆变器中的市场空间也要分光伏逆变器的实际应用场景。

　　在光伏行业中归结为两种装机模式：集中式光伏和分布式光伏;对应着集中式光伏逆变器和分布式光伏逆变器。其中分布式光伏会带来更多的商业模式，且碳化硅在分布式光伏的应用中有更大的市场空间。2021年分布式光伏装机量已经赶超集中式光伏装机量。如图3所示。

　　分布式光伏在政策支持下更加有热度，未来会由分布式光伏主导，等同于未来光伏逆变器也会由碳化硅主导。

　　国内碳化硅起步晚，光伏逆变器厂商基本依靠进口国外半导体功率器件，问题是，国外半导体功率器件价格昂贵，再加上碳化硅功率器件的巨大缺口。逆变器企业已然在寻求碳化硅的国产替代。可以想象到，碳化硅必然将改变光伏逆变器的现有格局，在光伏逆变器领域得到更广泛的应用。