Nadchodzi era 2000V: czy Twoje moduły słoneczne
Spis treści
Krótka odpowiedź: Branża fotowoltaiczna zmierza w kierunku napięć systemowych 2000 V, w górę od 1500 V, które jest obecnie standardem, oraz od wcześniejszych poziomów 1000 V i 600 V. Zmiana ta ma źródło po stronie systemu, gdzie wyższe napięcie DC pozwala pojedynczemu stringowi przenosić więcej modułów i zmniejsza liczbę falowników, skrzynek łączeniowych i tras kablowych przy tej samej zainstalowanej mocy — dlatego temat ten szybko zyskuje na znaczeniu w planowaniu instalacji na skalę przemysłową. Dla producentów modułów i ogniw konsekwencją jest wymóg testowy, a nie zmiana konstrukcji: testy izolacji, hipot i upływu wilgociowego muszą być określone dla wyższej klasy napięcia, a wewnętrzne odstępy modułu i wytrzymałość dielektryczna enkapsulantu stają się czynnikami ograniczającymi. Producenci z mocami produkcyjnymi rzędu 5 GW są już proszeni o składanie ofert zgodnych z wyższym standardem napięciowym na etapach wystawowych, takich jak SNEC 2026.
Produkcja modułów PV · autor: Jerry, Ooitech
Nadchodzi era 2000V: czy Twoje moduły i ogniwa słoneczne są gotowe?
Ostatnio pytanie, które producent modułów Lao Li słyszy najczęściej, jest proste: „Kiedy będą gotowe wasze moduły 2000V?”
Nie ma jeszcze jasnej odpowiedzi.
Wydajność ogniwa nie jest prawdziwym problemem. Wiodący TOPCon producenci już zbliżają wydajność produkcji masowej do 27%, a Zhonghuan New Energy podaje 27,2%. Na SNEC 2026 wiodące firmy przedstawiły również wskaźniki wydajności modułów powyżej progu 27%.
To, co nie daje mu spać, jest mniej widoczne: czy kilkadziesiąt milimetrów ścieżki izolacyjnej między ogniwami fotowoltaicznymi a aluminiową ramą wystarczy dla systemu 2000V?
Ta obawa nie dotyczy tylko jednego producenta. W marcu 2026 moduł HJT 2000V firmy Huasun otrzymał certyfikat TÜV SÜD. Wcześniej JinkoSolar i Trina Solar uzyskały już certyfikację UL dla modułów 2000V. Rozwój modułów postępuje szybko, ale szczegóły techniczne stojące za tym przejściem napięciowym wciąż nie są powszechnie zrozumiałe.
Ten artykuł koncentruje się na jednym z najważniejszych i najłatwiej pomijanych wymiarów projektowania modułów 2000V: odległość pełzająca.
Dlaczego przejść na 2000V?
Historia podnoszenia napięcia systemów PV to także historia ograniczania zapotrzebowania na kable, fundamenty, konstrukcje montażowe i grunty:
600V → 1000V → 1500V → 2000V
Wyższe napięcie systemu pozwala na podłączenie większej liczby modułów w jednym łańcuchu. Przejście z 1500V na 2000V oznacza wzrost napięcia o 33%, ponieważ 2000 ÷ 1500 = 1,333. Teoretycznie liczba modułów w każdym łańcuchu może wzrosnąć o podobną proporcję.
Dłuższe łańcuchy mogą zmniejszyć ilość okablowania DC, sprzętu montażowego, fundamentów i gruntów potrzebnych do projektu fotowoltaicznego w skali użytkowej.
S&P Global prognozuje, że światowa podaż produktów 2000V może wzrosnąć z mniej niż 5 GW w 2026 do 380 GW w 2030. Do końca 2030 produkty 2000V mają odpowiadać za 77% globalnego rynku projektów w skali użytkowej.
Huasun obliczył opłacalność projektu morskiej instalacji PV w Jimo w prowincji Shandong. W porównaniu z rozwiązaniem TOPCon 1500V, jego rozwiązanie HJT 2000V miało zmniejszyć koszty systemu bilansującego o około 0,24 RMB/W. Dla elektrowni o mocy 1 GW oznacza to potencjalne oszczędności rzędu około 240 milionów RMB. IRR projektu oszacowano na wyższy o 0,35 punktu procentowego.
Jednak 2000V nie wiąże się bez dodatkowego ryzyka. Zgodnie z definicjami UL, 2000V DC jest już uznawane za wysokie napięcie. System jest narażony na większe ryzyko przebicia dielektrycznego, prądu upływowego, łuku elektrycznego, porażenia prądem i pożaru.
Każda kwota zaoszczędzona na poziomie systemu musi być wsparta mocniejszą izolacją na poziomie modułu.
Kluczowe pytanie
Omawiane tu pytanie jest proste: przy 2000V, w jaki sposób ścieżka izolacji między wewnętrznymi częściami czynnymi a dostępnymi częściami przewodzącymi może pozostać wystarczająca i w jaki sposób producenci mogą to osiągnąć bez zbyt dużej utraty powierzchni czynnej?
Co faktycznie oznacza droga upływu
Dwie odległości: jedna radzi sobie ze stanami przejściowymi, druga musi wytrzymać dziesięciolecia
W projektowaniu bezpieczeństwa modułów stosuje się dwie różne odległości, które są często mylone.
Odstęp to najkrótsza odległość przez powietrze między dwiema częściami przewodzącymi. Chroni przed krótkotrwałymi zdarzeniami, takimi jak impulsy piorunowe i przepięcia elektryczne. Po krótkim wyładowaniu powietrze może odzyskać swoje właściwości izolacyjne.
Droga upływu to najkrótsza droga między dwiema częściami przewodzącymi mierzona po powierzchni materiału izolacyjnego. Chroni przed pełzaniem powierzchniowym. Kurz pochłania wilgoć, prąd upływowy wytwarza ciepło, powierzchnia zaczyna ulegać zwęgleniu i może powstać trwała ścieżka przewodząca. W przeciwieństwie do powietrza po krótkim wyładowaniu, uszkodzona powierzchnia izolacji nie ulega regeneracji.
W branży powszechnie stosuje się porównanie z dwiema mrówkami. Odstęp to trasa obrane przez mrówkę ze skrzydłami, lecącą bezpośrednio przez powietrze. Droga upływu to trasa obrane przez mrówkę bez skrzydeł, pełzającą po powierzchni. Ponieważ nie każda ścieżka wyładowania może przebiegać przez powietrze, wymagana droga upływu jest zwykle dłuższa niż odstęp.
Pełzanie elektryczne: przewlekły problem modułów zewnętrznych
Droga upływu ma przede wszystkim zapobiegać pełzaniu elektrycznemu. Łańcuch awarii wygląda następująco:
Kurz i wilgoć gromadzą się na powierzchni → tworzy się film elektrolityczny → prąd upływowy pod napięciem roboczym generuje ciepło Joule'a → wilgoć odparowuje, a powierzchnia ulega zwęgleniu → powstaje niewidoczna ścieżka przewodząca → izolacja ulega trwałej awarii → możliwe jest zwarcie lub pożar
Moduły zewnętrzne są szczególnie narażone. Kurz, mgła solna, kondensacja i odchody ptaków mogą przyczyniać się do tworzenia filmu elektrolitycznego.
To także dlatego bariery przeciwwilgociowe są częścią dyskusji o drogach upływu. Wilgoć przyspiesza powierzchniowe ścieżkowanie. Blokowanie wilgoci usuwa jeden z głównych składników potrzebnych do reakcji.
CTI: Naturalna odporność materiału na ścieżkowanie
Materiały izolacyjne znacznie różnią się odpornością na ścieżkowanie. Normy klasyfikują tę właściwość za pomocą CTI, czyli wskaźnika porównawczego ścieżkowania.
CTI oznacza najwyższe napięcie, przy którym powierzchnia materiału może wytrzymać 50 kropli roztworu elektrolitu bez powstania uszkodzenia ścieżkowego. Wyższy CTI oznacza lepszą odporność na ścieżkowanie i może pozwolić na krótszy odstęp upływu.
| Grupa materiałowa | Zakres CTI |
|---|---|
| Grupa I | CTI ≥ 600V |
| Grupa II | 400V ≤ CTI < 600V |
| Grupa IIIa | 175V ≤ CTI < 400V |
| Grupa IIIb | 100V ≤ CTI < 175V |
Projekty modułów fotowoltaicznych zwykle zaczynają się od założeń stopnia zanieczyszczenia 2 i grupy materiałowej IIIa, a następnie określają wymaganą odległość na podstawie napięcia systemowego i obowiązującej normy.
Gdy CTI materiału jest niższy, potrzebna jest większa odległość w celu kompensacji. To pierwsza twarda zasada projektowania odstępów upływu.
Cztery główne strefy upływu wewnątrz modułu fotowoltaicznego
| Strefa upływu | Charakterystyka konstrukcyjna |
|---|---|
| Ogniwo fotowoltaiczne do ramy aluminiowej | Ścieżka przebiega wzdłuż powierzchni enkapsulacji. Jest to zwykle najdłuższa i najdokładniej badana ścieżka, co czyni ją głównym celem optymalizacji konstrukcji. |
| Ogniwo do ogniwa lub string do stringa | Odległość odniesienia jest stosunkowo mała. Dla systemu 1kV wartość teoretyczna wynosi około 1,71 mm. |
| Szyna zbiorcza lub przewód odprowadzający do krawędzi modułu | Wymagania stawały się już bardziej rygorystyczne w erze 1500V. Konstrukcja 2000V wywiera jeszcze większą presję na ten obszar. |
| Zaciski skrzynki przyłączeniowej i powierzchnia między zaciskiem a obudową | Dla systemu 1kV teoretyczna wartość odniesienia wynosi około 14,3 mm. Struktura i materiały skrzynki przyłączeniowej stają się krytyczne wraz ze wzrostem napięcia. |
Odległość nie rośnie liniowo wraz z napięciem
Istnieje tu niewygodna rzeczywistość inżynierska. Konstrukcja 1500V jest już blisko górnego zakresu tabel normy IEC 60664-1 i często wymaga interpolacji. Konstrukcja 2000V wykracza poza konwencjonalny zakres tabel, więc wymagania certyfikacyjne zależą od dodatkowych interpretacji norm i ekstrapolacji.
Na początku 2024 r. UL wydała wymagania dotyczące certyfikacji modułów 2000V zgodnie z UL 61730. Jednym z celów tej decyzji było określenie, jak należy oceniać takie konstrukcje wyższego napięcia.
Przy 1500V odległość pełzająca po stronie falownika może już osiągnąć około 12,5–16 mm po interpolacji. Wewnętrzne części modułu są hermetyzowane w materiałach izolacyjnych, więc ich teoretyczne odległości mogą być mniejsze. Mimo to zwiększenie napięcia systemowego z 1500V do 2000V nie oznacza, że wymagana odległość wzrasta tylko o 33%.
Koncentracja pola elektrycznego i ryzyko upływu stają się poważniejsze przy wyższym napięciu. Wyzwanie izolacyjne może zatem rosnąć szybciej niż nominalny stosunek napięć.
Przekładając to na język linii produkcyjnej, problem jest jasny. Jeśli odległość między ogniwami a ramą jest zbyt mała, moduł może nie przejść certyfikacji 2000V. Jeśli odległość zostanie zbyt mocno zwiększona, w dostępnym obszarze zmieści się mniej ogniw lub obszar aktywny się zmniejszy, co obniży moc modułu.
To jest prawdziwy problem konstrukcyjny, który inżynierowie modułów muszą rozwiązać w erze 2000V.
Jak budowane są moduły 2000V
Podejście zastosowane w module 760HV firmy Huasun jest warte przeanalizowania:
Jego technologia uszczelniania krawędzi butylem zapewnia bardzo wysoką wydajność izolacji, jednocześnie znacznie zmniejszając wymóg odległości pełzającej, co pozwala modułowi w standardowym formacie obsługiwać napięcie systemowe 2000V.
Mówiąc prościej, konwencjonalne konstrukcje wykorzystują więcej odległość aby uzyskać bezpieczeństwo. To podejście wykorzystuje lepsze materiały aby odzyskać część tej odległości.
Dlaczego uszczelniacz butylowy działa
Uszczelniacz butylowy opiera się głównie na kauczuku butylowym, czyli IIR, oraz poliizobutylenie, czyli PIB. Pełni trzy ważne funkcje:
Izolacja elektryczna: Materiały butylowe mają wysoką rezystywność objętościową. Taśma uszczelniająca krawędzie może również pełnić funkcję bariery izolacyjnej.
Ochrona przed wilgocią: Uszczelniacze butylowe mają bardzo niski współczynnik przenikania pary wodnej w porównaniu z konwencjonalnymi materiałami enkapsulacyjnymi EVA lub POE. Blokowanie wilgoci na krawędzi pomaga wyeliminować główny czynnik wyzwalający pełzanie elektryczne.
Odporność środowiskowa: Uszczelniacze butylowe zapewniają odporność na mgłę solną, amoniak i wibracje. Te właściwości są szczególnie ważne dla projektów offshore, środowisk przybrzeżnych, gospodarstw rolnych i lokalizacji przemysłu chemicznego.
Jeden materiał rozwiązuje dwa problemy jednocześnie. Pomaga skrócić fizyczną ścieżkę izolacji wymaganą przez projekt i ogranicza wnikanie wilgoci, która może sprzyjać pełzaniu powierzchniowemu.
To także dlatego produkt butylowy First Applied Material otrzymał to, co opisano jako pierwszą certyfikację TÜV zgodnie z IEC 62788-5-1 dla materiałów uszczelniających krawędzie modułów fotowoltaicznych. Strona materiałowa branży już przygotowuje się do szerszego wdrożenia 2000V.
Huasun stosuje uszczelnianie krawędzi butylem w całej swojej gamie modułów HJT. Jej moduły podobno przeszły test napięcia impulsowego 42,3kV, powyżej wymogu 34kV przywołanego w wydaniu IEC 61730-1 z 2023 roku.
Inne środki projektowe
Uszczelnianie krawędzi butylem nie jest jedyną metodą. Producenci łączą kilka podejść:
Elementy izolacyjne krawędzi: Element izolacyjny można wstawić między krawędź laminatu a ramę aluminiową. Wydłuża to ścieżkę powierzchniową bez konieczności takiego samego zwiększenia odstępu krawędzi szkła. Firmy, w tym JinkoSolar, opracowały układy patentowe w tym obszarze.
Zoptymalizowane konstrukcje skrzynek przyłączeniowych: Wyższe żebra, wewnętrzne przegrody i żebra przeciwpełzaniowe wydłużają drogę powierzchniową między zaciskami. Normy certyfikacyjne dla 2000V puszka przyłączeniowaes i złączy były już wprowadzane w 2023 roku.
Materiały o wyższym CTI: Podniesienie klasy obudów skrzynek przyłączeniowych i innych części izolacyjnych do lepszej grupy materiałowej może zapewnić większy margines projektowy bez polegania wyłącznie na odległości fizycznej.
Patent firmy EGing Photovoltaic opisuje odległość pełzania na krawędzi wynoszącą co najmniej 15 mm. Konstrukcja ma na celu poprawę odporności napięciowej modułu oraz wsparcie napięcia systemowego 2000V wraz z testami napięcia impulsowego powyżej 24kV.
Ile to kosztuje?
Uszczelniacz butylowy nie jest darmowy. Zwiększa zapotrzebowanie na materiały i wprowadza dodatkowe punkty kontroli procesu.
Obliczenia na poziomie systemu wciąż mają większe znaczenie. Zgłaszane przez Huasun oszczędności BOS wyniosły 0,24 RMB/W, podczas gdy dodatkowy koszt materiałów na moduł może być mierzony w dziesiątkach juanów. Jeśli te liczby utrzymają się na poziomie projektu, oszczędności systemowe są znacznie większe niż wzrost kosztów na poziomie modułu.
To jest podstawowa logika ekonomiczna wspierająca przejście na 2000V.
Trzy problemy, które nie zostały w pełni rozwiązane
Odległość pełzania a aktywna powierzchnia wytwarzania energii
Odległość pełzania działa jak czynsz płacony powierzchnią modułu. Im więcej miejsca zarezerwowanego na izolację, tym mniej miejsca pozostaje na wytwarzanie energii.
Huasun 760HV wykorzystuje uszczelniacz butylowy, aby odzyskać część tej powierzchni. Jego stosunek powierzchni ogniw do modułu jest zgłaszany na poziomie 95,8%, ze wzrostem efektywnej powierzchni wytwarzania energii o 2,1%, wzrostem mocy modułu o 20W i wzrostem wydajności o 0,66%.
Konkurencja między modułami 2000V sprowadzi się częściowo do jednego pytania: kto może osiągnąć odpowiednią izolację przy mniejszej nieaktywnej powierzchni krawędzi?
Moduły rozwijają się szybciej niż sprzęt wspomagający
Branża coraz częściej uważa moduły 2000V za komercyjnie wykonalne, ale modernizacje falowników, skrzynek łączeniowych, przełączników, złączy i innego sprzętu systemowego są wciąż w toku.
Na forum ekosystemu wysokiego napięcia w 2026 roku wykorzystano dane eksploatacyjne falownika Huawei 460kW w zakładzie demonstracyjnym, aby pokazać, że jego zdolność do wytrzymywania napięcia może spełnić wymagania systemowe.
Moduły wyprzedzają obecnie część wspomagającego systemu elektrycznego. Taki jest rzeczywisty stan rynku 2000V.
Certyfikacja wyprzedza długoterminowe dowody terenowe
JinkoSolar uzyskał w 2024 roku certyfikat opisany jako pierwszy globalny certyfikat UL dla modułu 2000V. We wrześniu 2025 roku w Wenchang na Hajnanie ustanowiono pierwszą bazę certyfikacyjną do demonstracji terenowej PV 2000V, obsługiwaną przez Datang Hainan.
Certyfikacja odpowiada na pytanie, czy projekt spełnia określone wymagania laboratoryjne. Walidacja terenowa odpowiada na pytanie, czy projekt przetrwa 25 lat na zewnątrz.
Na drugie pytanie dopiero zaczynamy znajdować odpowiedź.
Praktyczne wnioski
Powszechny pogląd w branży jest taki, że główne okno wdrożeniowe dla systemów 2000V może pojawić się między końcem 2027 a 2028 rokiem. Jeśli ta prognoza jest trafna, to jest to okres planowania, a nie czas oczekiwania.
Trzy grupy powinny zwrócić szczególną uwagę.
Dla inżynierów modułów: Pierwszą zmienną projektową w erze 2000V przestaje być wyłącznie wydajność, a staje się nią pełna ścieżka izolacji. Oblicz odległość pełzania przed finalizacją układu ogniw. Odwrócenie tej kolejności może później stworzyć kosztowne problemy certyfikacyjne.
Dla inżynierów procesu i materiałów: Aplikacja butylu stanie się nowym punktem kontroli procesu. Jednorodność powłoki, przyczepność do szkła i backsheets, wymiary materiału, ciągłość krawędzi oraz zachowanie podczas utwardzania lub sieciowania mogą wpływać na wydajność i niezawodność. Procesy te powinny być testowane na linii produkcyjnej, zanim produkty 2000V wejdą do produkcji wielkoseryjnej.
Dla inżynierów jakości i certyfikacji: Przejście z 1500V na 2000V zmienia margines wymagany dla testów wytrzymałości dielektrycznej, upływu wilgoci, rezystancji izolacji i napięcia impulsowego. Zrozumienie obowiązujących wymagań testowych dla 2000V może stać się jedną z najcenniejszych umiejętności technicznych w ciągu najbliższych dwóch lat.
Ostatni punkt jest prosty: ogniwa słoneczne określają górną granicę wydajności konwersji, ale materiały krawędziowe mogą określać górną granicę napięcia systemu. Branża PV spędziła lata na debatowaniu o wydajności. Następna wielka bitwa inżynieryjna rozegra się o izolację.
Ankieta dla czytelników
Kiedy, Twoim zdaniem, systemy PV 2000V osiągną szerokie wdrożenie?
Podziel się swoją opinią i powiedz nam, jak daleko Twoja firma zaawansowała w rozwoju modułów 2000V.
Tematy: moduły 2000V, technologia PV, odległość pełzania, uszczelniacz butylowy, HJT, TOPCon, projektowanie modułów
Opinia Ooitech
Kluczowym wyzwaniem produkcyjnym będzie kontrola całego procesu izolacji krawędzi, a nie tylko dodanie uszczelniacza butylowego do istniejącej konstrukcji modułu. Umiejscowienie materiału, dokładność układania, zachowanie podczas laminowania, tolerancje ramkowania, testy na przecieki wody oraz inspekcja EL muszą działać jako jedno okno procesowe. Moduł 2000V może przejść test prototypu, a mimo to mieć trudności w produkcji seryjnej, jeśli te tolerancje nie zostaną wbudowane w linię od samego początku.
