電子發燒友網報道（文/梁浩斌）GaN作為第三代半導體，已經在消費電子電源，充電器等領域廣泛應用。GaN的高頻特性，能夠幫助縮小電源體積，同時提高轉換效率，因此在很多領域包括汽車、光伏等應用中也有很大的市場空間。尤其是光伏應用的微型逆變器，在近幾年隨著GaN廠商積極推出相關方案以及產品，已經在市場上取得一定成功。

GaN在光伏系統的應用優勢

近年來，微型逆變器市場呈現爆發式增長，當然這也是得益于光伏發電等清潔能源的普及。微型逆變器可以將光伏面板產生的直流電轉化為電網或家用的交流電，能夠直接接入電網或家庭中。與傳統組串變器相比，它具有提高系統效率、安全性和靈活性的優勢。

微型逆變器的主要作用除了將直流電轉換為交流電外，還能針對每塊光伏面板進行單獨的最大功率點跟蹤（MPPT），保障光伏系統的各個單元都運行在最佳狀態，從而提高整體光伏系統的發電效率。

一般來說，微型逆變器與光伏電池是安裝在一起的，由于微型逆變器體積較小，且支持熱插拔，用戶使用就較為靈活，可以根據需求來自行擴展系統功率。且由于大型光伏系統中存在多個微型逆變器，所以單個逆變器的出現問題也不會影響到整體系統工作。

在安全性方面，微型逆變器的優勢同樣明顯。由于每個微型逆變器對應的光伏面板數量較少，因此工作在較低的直流電壓下，減少了高壓電擊的風險，提升了系統的整體安全性。高頻變壓器的使用進一步實現了電池板與電網之間的電氣隔離，增強了系統的安全保護。

那么從這些描述來看，GaN作為寬禁帶半導體，GaN的功率器件用于微型逆變器就非常合適。首先是GaN功率器件高頻特性能夠大幅提高整體微型逆變器的功率密度，其次更低的導通損耗，能夠提高轉換效率，降低損耗，同時提高系統的可靠性和使用壽命。

比如在相同的結面積情況下，GaN的導通電阻僅有5mΩ/cm2, 硅的導通電阻為10mΩ/cm2。

而在功率密度上，以OCB為例，使用GaN的OBC方案能夠比SiC方案尺寸縮小60%，同時還實現比SiC高62%的開關頻率，因此能相比SiC擁有更高的功率密度和轉換效率。

因此，早在2022年，德國光伏企業SolarnativeEPC就在旗下新型微型逆變器中采用了EPC的GaN器件，而這款逆變器據稱是當時全球最小的逆變器，尺寸僅23.9mm x 23.2mm x 404mm，功率密度高達1.6kW/L。

GaN廠商布局光伏微型逆變器

在光伏系統上，去年8月，功率GaN廠商Transphorm宣布，在大恒能源全球首個全集成化微型逆變器光伏系統上使用了Transphorm的GaN FET器件。大恒能源在SolarUnits產品線（DC-DC和DC-AC）中使用了Transphorm的150mΩ和70mΩ GaN FET器件。

根據Transphorm提供的數據，GaN在光伏微型逆變器應用領域的潛在市場規模超過5億美元，這也吸引了更多廠商開始開拓GaN在光伏微型逆變器領域的市場應用。

貝尼電氣在2022年就展示了2800W四路微型逆變器，采用了GaN技術，轉換效率高達97.5%，可連接4個面板，并通過監控每個模塊的發電量實現模塊級維護和管理。

在GaN應用在光伏微型逆變器中時，需要考慮到功率晶體管中內置的功能和保護，而納微半導體的解決方案是，通過將多種電力電子功能，包括柵極驅動、保護功能、高速控制、保護GaN功率開關等集成到單個GaN芯片中，即集成GaN電源IC。與分立GaN E-HEMT相比，GaN電源IC能夠降低系統設計的復雜性，以及降低成本和尺寸。

目前納微半導體的GaNFast系列的GaN芯片產品組合可以適用于額定功率為 350 W 至 10 kW的光伏微型逆變器方案中。同時還提供集成精密傳感的GaN 電源IC，幫助提高光伏應用的效率和可靠性，降低每瓦成本。

英諾賽科去年8月中標中碳科技(洛陽)有限公司單相微型逆變器采購項目，作為功率GaN廠商，英諾賽科也在持續拓展GaN在光伏微型逆變器的應用。英諾賽科開發了2kW微型逆變器方案，采用Flyback+H-bridge Inverter結構，搭配使用了150V GaN和650V GaN，前者在導通損耗和驅動損耗方面具備顯著優勢，后者還實現了良好的散熱效果。相比傳統Si方案，2kW微逆體積減小約20%，功率器件損耗減小35%，顯著提升了系統性能和功率密度，更加適用于屋頂光伏陣列的模塊化設計。

小結：

目前，功率GaN器件在光伏微型逆變器上已經實現規模應用。由于光伏微逆上應用GaN技術能夠帶來小型化、高效率等優勢，因此未來也將會有更多微逆廠商會使用GaN器件。

根據Mordor Intelligence的數據，2024年全球微型逆變器市場的規模預計為31.5億美元，預計到2029年將達到77.4億美元，復合年增長率（CAGR）為19.70%。未來微逆市場規模的高速增長，也將會給GaN廠商帶來更大的市場空間。