Một nhóm nghiên cứu tại Phòng thí nghiệm năng lượng tái tạo quốc gia (NREL) Hoa Kỳ phát triển module nguồn điện silicon carbide (SiC) nhanh nhất, hiệu quả nhất thế giới, loại module có thể giúp đáp ứng nhu cầu điện năng toàn cầu đang tăng vọt từ các trung tâm dữ liệu, ngành hàng không và xe hạng nặng.

Thiết bị này, được gọi là module nguồn điện thông minh có độ tự cảm cực thấp (ULIS), thiết kế nhỏ gọn, chi phí thấp, mang lại mật độ năng lượng kỷ lục và khả năng chuyển mạch cực nhanh. Thử nghiệm ban đầu cho thấy, ULIS đạt mật độ năng lượng cao gấp 5 lần so với các thiết kế trước đây, đồng thời chi phí sản xuất ở mức hàng trăm đô la chứ không phải hàng ngàn đô la.

Về cơ bản, ULIS là module 1.200 volt, 400 ampe, mức độ tự cảm ký sinh thấp hơn 7 - 9 lần so với các giải pháp tốt nhất hiện nay. Điều này có nghĩa là có khả năng “tận dụng” đáng kể nguồn điện khả dụng từ nguồn cung cấp điện hiện có, khả năng mà các nhà nghiên cứu cho rằng rất quan trọng khi nhu cầu điện năng toàn cầu đang vượt xa khả năng sản xuất điện mới.

Ngoài hiệu quả, ULIS còn nhỏ gọn, nhẹ và có khả năng dự đoán. Module này chủ động theo dõi tình trạng hoạt động của chính nó và có thể dự báo sự cố linh kiện trước khi nó xảy ra - một lớp an toàn quan trọng cho các ứng dụng như máy bay tiên tiến hoặc phương tiện quân sự, nơi độ tin cậy có thể đồng nghĩa với sự sống còn.

Điểm khác biệt của ULIS là thiết kế mới đột phá. Thay vì một khối cồng kềnh như viên gạch, cấu trúc “bánh kếp” hình bát giác phẳng của nó chứa nhiều thiết bị bán dẫn hơn trong một diện tích nhỏ hơn. Phương pháp định tuyến dòng điện tùy chỉnh cho phép triệt tiêu từ thông gần như hoàn hảo, đảm bảo đầu ra năng lượng sạch, tổn thất thấp.

ULIS cũng phá vỡ quy ước về vật liệu: thay vì liên kết ceramic cứng, nó sử dụng polymer linh hoạt (temprion) được phủ lớp đồng, giúp giảm cả trọng lượng và chi phí. Ngoài ra, nó hỗ trợ hoạt động không dây - mỗi module có thể lắp đặt vào các hệ thống khác nhau mà không cần cáp điều khiển bên ngoài, mang lại khả năng thích ứng dạng module, giống như Lego.

Nhóm nghiên cứu đã tiếp tục cải tiến ULIS cho các chất bán dẫn thế hệ tiếp theo, bao gồm gallium nitride và gallium oxide, đảm bảo thiết kế có thể phát triển cùng ngành công nghiệp. Các ứng dụng tiềm năng bao gồm, từ hiện đại hóa lưới điện và trung tâm dữ liệu đến điện khí hóa máy bay và cho phép xây dựng các lò phản ứng nhiệt hạch trong tương lai.