انرژی جایگزین و صنعت نیمه هادی

با تحولات بازارهای جهانی انرژی در سراسر دنیا، انرژی جایگزین – موضوع نسبتا داغ سال های اخیر – ناگهان در کانون توجه قرار گرفت. با شرایط ژئوپلیتیک جهانی که بازار سوخت های فسیلی را برای بسیاری از کشورها بی ثبات می کند، شرکت های انرژی و مصرف کنندگان به دنبال راه حل هایی برای حل چالش های پیرامون پایداری، قیمت گذاری و عرضه هستند. متخصصین آی سی پارس در این مقاله، چشم‌انداز انرژی‌های جایگزین و برخی از روندهای بزرگ را که باعث تغییر در بازار انرژی می‌شوند، مورد بحث و بررسی قرار داده اند. در ادامه منابع انرژی جایگزین و چگونگی توسعه فناوری های نیمه رسانا به منظور استفاده از این انرژی ها را مورد مطالعه قرار میدهیم .

چرا انرژی جایگزین؟

همراه با رشد گسترده محصولات الکتریکی پرمصرف – مانند وسایل نقلیه الکتریکی و مراکز داده – فشار فزاینده ای برای یافتن منابع انرژی اضافی و جایگزین برای کمک به سوخت رسانی به این محصولات وجود دارد.

انرژی جایگزین چیست و منابع رایج انرژی جایگزین کدامند؟

اصطلاح  “انرژی جایگزین” ممکن است مبهم به نظر برسد، اما تعریف آن مختصر است. انرژی جایگزین به زبان ساده، هر منبع انرژی است که منابع طبیعی را تحلیل نبرده و به محیط زیست آسیب نمی رساند. برخی آن را حتی بیشتر از این ساده کرده و بیان می کنند که انرژی جایگزین هر منبع انرژی است که از سوخت های فسیلی استفاده نمی کند. همچنین در مورد اینکه آیا انرژی هسته ای به عنوان منبع انرژی جایگزین واجد شرایط است یا خیر، اختلاف نظر وجود دارد.

• اما، منابع انرژی جایگزین رایج کدامند؟

انرژی جایگزین و صنعت نیمه هادی

یکی از چالش های انرژی جایگزین این است که میزان انرژی تولید شده به اندازه منابع انرژی سنتی، در لحظه و قدرتمند نیست. به طور خلاصه، توان همیشه ثابت نیست. با این حال، پیشرفت‌ها در صنعت نیمه‌رسانا، نسل جدیدی از منابع انرژی جایگزین و فرآیندهای تولیدی را فعال کرده است که سبب حل این مسئله گردیده است.

یکی از راه حل های کلیدی برای حل این مشکل ، استفاده از مواد نیمه هادی با فاصله باند زیاد در محصولات الکتریکی، به ویژه کاربید سیلیکون  SiC است. به عنوان یک ماده نیمه هادی، SiC به طور منحصر به فردی قادر به مدیریت حامل های انرژی با ولتاژ و فرکانس بالا است و در عین حال تلفات را به حداقل می رساند. به این ترتیب، SiC به سرعت در سیستم‌های انرژی جایگزین جای خود را پیدا کرد. به عنوان نمونه ماسفت C3M0015065K از Wolfspeed را میتوان نام برد. این ماسفت گسسته SiC دارای مقاومت حالت روشن و تلفات سوئیچینگ بسیار کم است که آن را به ستاره ای در سیستم های ذخیره انرژی بدل کرده است.

سایر مواد با باند گپ پهن مانند گالیم نیترید  GaN نیز برای استفاده در کاربردهای انرژی جایگزین، محبوبیت زیادی به دست آورده اند. تولیدکنندگانی مانند Infineon، Littelfuse، Microchip و Nexperia همگی مجموعه‌های انرژی تجدید پذیر خود را گسترش داده‌اند و سرمایه‌گذاری‌های قابل‌توجهی روی نیمه‌هادی‌هایی با باند گپ گسترده انجام داده‌اند.

با توجه به اینکه پویایی جهانی دائماً در حال تغییر است و عصر جدیدی از وسایل نقلیه الکتریکی به سرعت از راه می رسد، فرصت ها برای منابع جدید انرژی جایگزین بی حد و حصر باقی می مانند. با پیشرفت در نیمه هادی ها و توسعه گسترده مواد با باند گپ وسیع، صنعت الکترونیک برای مقابله با چالش های آینده به تکامل خود ادامه خواهد داد.