一、光伏行业“迎难而上”，热度持续
近年来光伏市场格局发生巨大变化，光伏系统的关键部件-光伏逆变器，转由国内主导，国内逆变器厂商从追随者转变为领军者。
2022年上半年已过，受诸多其他因素影响，市场需求热潮、产业供给不足、企业持续扩张、竞争大等影响，带来上游供应端材料价格上涨，并导致装机需求受到抑制。还有其他阻碍因素，譬如用地紧张、外贸形势等问题也愈加严峻。
虽然不利因素较多，但光伏装机“迎难而上”。2022年以来，多重因素也推动着国内光伏行业快速发展。
政策方面，不断推出重点政策，在提出到2025年新建建筑屋顶光伏覆盖率力争达到50%的同时尽快启动第二批风光大基地，分布式和集中式并举，支持力度加码。
国内光伏行业快速发展的同时，海外也迎来了发展机遇。譬如欧盟5月发布新一轮绿色能源计划的刺激，2030年之前可再生能源可以满足欧盟能源需求的45%，到2025年将光伏发电能力翻一番。由此可见，光伏行业蕴含巨大市场机遇。
目前，光伏系统分为隔离型和非隔离型。在商用光伏中应用最多就是非隔离型光伏系统，非隔离型相对隔离型在体积、成本、效率上具有更大的优势。常见的商用非隔离型光伏系统模式如图1所示，光伏逆变器包括两部分：升压器和逆变器。
数据来源：绿能芯创整理
逆变器前级DC/DC升压器对光伏板输出电压进行升压，并实现MPPT功能，后级逆变器实现逆变并网。至于加挂电池组是为了实现太阳能的储能功能。通过能量双向流动，在用电低峰期间给电池充电，在用电高峰期间由电池给逆变器供电，达到光伏供电削峰填谷的效果。
二、剖析碳化硅二极管在光伏逆变器中的应用
整个光伏系统中，光伏逆变器是“核心”，牵一发而动全身。光伏逆变器对半导体功率器件性能指标和可靠性要求日益提高，更高的工作室电压、更大的工作电流、更高的功率密度以及更高的工作温度都将是未来的挑战。因此，碳化硅是其中的技术突破关键点，国内光伏逆变器市场的发展将带来碳化硅器件需求增长。
现阶段主要采用硅基IGBT + SiC SBD方案，随着碳化硅生产技术的成熟，导入碳化硅器件成本将进一步下降，采用碳化硅方案提升转换效率所创造的价值将抵消碳化硅器件成本，未来几年内有望在光伏领域渗透率加速提升。
在混合IGBT方案中，SiC SBD的应用分为两部分。以额定功率20kW的组串式逆变器为例，电路拓扑如图2所示。仅分析SiC SBD的应用，升压部分包含两个混合模块，每个模块包含一颗1200V/20A SiC SBD;逆变部分包含六个混合模块，每个模块包含一颗1200V/20A SiC SBD。普遍情况下，在一台额定功率为20kW的逆变器中，共包含8颗1200V/20A SiC SBD。
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三、光伏逆变器行业对碳化硅的巨大需求
根据机构预测的全球的光伏逆变器替换市场规模，评估中国光伏逆变器的替换市场空间，中国的光伏行业发展之快，在全球的光伏逆变器市场占主要的市场份额。那么，2026-2030年替换2016-2020年装机光伏逆变器，不能作完全替换来计算，考虑到2016-2020年已装机的光伏逆变器已经部分覆盖到碳化硅二极管以及根据全球替换规模的总量预测等其他影响因素，2026-2030年以90%-70%的阶梯式比率替换光伏逆变器装机量。固定的是，替换规模随着历史装机量变化而变动。因而在2027-2029年光伏逆变器市场的碳化硅器件需求规模会出现一个轻微转折下降的趋势。如图5所示趋势变化。
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由此可见，仅仅在IGBT混合模块中对于碳化硅二极管的需求量就如此之大。在保守的估计下，中国2030年“碳达峰”之前，光伏逆变器领域对于碳化硅器件需求规模甚至可能超过27亿元人民币。据产业调研，预计 2023 年下半年是导入碳化硅的热潮，2025年碳化硅在光伏逆变器领域的渗透率有望达 30%-50%。
四、寻求碳化硅器件的国产替代
国内光伏逆变器企业众多，光伏逆变器产品核心技术差异不大。在未来光伏逆变器提升效率、延长寿命、降低损耗等要求下，碳化硅成为光伏逆变器中的核心技术。孙子曰：“凡战者，以正合，以奇胜。” 诚如反木桶原理所揭示的那样，木桶最长的一根木板将决定其特色与优势。在一个小范围内达到制高点，解决行业痛点成为破局的关键所在。
国家政策大力支持，为光伏行业创造良好的发展环境，光伏逆变器对碳化硅的市场需求高景气。多重因素促进下，逆变器厂商积极寻求国内第三代半导体厂商合作，加速寻求碳化硅的国产替代，期望早日实现供应商多样化、器件国产化。包括华为、阳光电源、上能、锦浪、固德威等多家中国逆变器厂商表达了对碳化硅元器件国产化的期待，摆脱对国外厂商的依赖。当前，光伏逆变器在碳化硅二极管混合IGBT和全碳化硅模块都在进行，部分光伏逆变器企业几乎所有产品系列都会用到碳化硅。
中国第三代半导体企业已经进入到了各因素相辅相成的环节。碳化硅国产化意义重大，不仅为满足内需，中国厂商也将加快步伐，向国际市场渗透。未来，在政策、市场、企业、人才等共同努力下，中国碳化硅产业链不断完善，技术不断进步，国产化之路也将进一步加速，前景非常广阔。
