4月：次世代ゼロカーボン技術

画像は、有機金属化学気相成長 (MOCVD) 装置内のリアクターの中心部を示しています。 ここに加熱された基板が配置され、酸化ガリウムが成長するベースが形成されます。 コーエン・ラウテンクランツ、アグニトロン・テクノロジー

画像はMOCVD装置の外観を示しています。 プロセスはコンピューターによって監視されます。 温度とガス流量が制御されます。 マーティン・クボール教授

プレスリリース発行日: 2022 年 4 月 27 日

現在、英国全土の家庭や企業にエネルギーを供給する輸送コンテナのサイズである変圧器は、前例のないレベルの効率を備えた新しい過給材料を導入する先駆的なプロセスのおかげで、スーツケースのサイズまで縮小できる可能性があります。

炭素排出削減の動きが強まり、燃料費が高騰する中、エネルギー消費量を削減する必要性がかつてないほど高まっている現在、業界を変える技術がブリストル大学で開発されている。

一流の科学者チームは、国内と国内の総エネルギー使用量を約 20% 削減する可能性のある将来の革新的なパワーデバイスの重要なコンポーネントを形成する驚異の半導体である酸化ガリウムの層を製造する英国初の機械を設置したところです。産業環境。

ほとんどの電力コンバータおよび電源は、AC 電圧を別の AC 電圧に、または AC 電圧を DC 電圧に、またはその逆に変換することによって機能します。 これは、電気機器を接続する場合だけでなく、電力線などのより広範なエネルギー分配ネットワークにも当てはまります。 従来の変圧器は重く、金属ベースであり、プロセス中に発生する過剰な熱により非効率となる場合がありますが、より現代的なエネルギー変換回路は、ほとんどがより一般的なシリコン (Si) 半導体コンポーネントで作られています。

近年、シリコンベースのパワーエレクトロニクスを、いわゆるワイドバンドギャップ半導体で作られた新しいデバイスに置き換えるという大きな進歩が見られました。 これにより、電気自動車やラップトップの充電器は、低損失半導体窒化ガリウム (GaN) や炭化ケイ素 (SiC) で作られたコンポーネントを使用するなど、はるかに小型で効率的になります。

しかし、エネルギー損失を最小限に抑えながら、コスト効率よく高電圧を変換することに課題が残っています。 これには、近所にある古くてかさばる金属ベースの変圧器を、家庭のコンセントからの一般的な主電源電圧まで交換することが含まれます。 また、例えば太陽光発電所から国家送電網にエネルギーを供給する、シリコンコンポーネントを備えた最新の半導体ベースのコンバータでも、依然として大幅な非効率性が存在します。

同大学の新しい有機金属化学気相成長 (MOCVD) 装置は、次世代半導体酸化ガリウムを成長させることができ、この問題に対する説得力のある解決策を提供します。

プロジェクトリーダーで物理学教授であり、王立工学アカデミーの新興技術部門の議長でもあるマーティン・クボール氏は次のように述べています。 差し迫った気候危機の中で、より効率的なパワーエレクトロニクスと高度な再生可能技術の導入が推進されており、これは、より持続可能で手頃な価格の将来のエネルギー供給に大きな変革をもたらします。

「現在、世界の一次エネルギー消費のほぼ 4 分の 3 (72%) が無駄にされています。 ほとんどの低炭素技術は依然としてシリコンベースの電子デバイスに依存していますが、これが窒化ガリウムや炭化ケイ素で作られた半導体に置き換えられることが徐々に見られ始めています。 二酸化炭素排出量を削減するための取り組みが加速するにつれて、酸化ガリウムをベースにしたデバイスの開発にさらに重点を置く必要があり、私たちはこれを大規模かつ迅速に進めることに取り組んでいます。」

20 人からなる研究者チームは、日本、米国、ドイツを含む世界中の他のグループや、ダイネックス セミコンダクターズなどの業界パートナーと協力しています。 英国王立工学アカデミーの一部資金提供を受けて、米国の Agnitron Technology が提供する酸化ガリウム MOCVD システムは、ヨーロッパ初のこの種のシステムです。