L'era dei 2000V sta arrivando: i vostri moduli solari
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Risposta rapida: L'industria fotovoltaica si sta muovendo verso tensioni di sistema di 2000 V, in aumento rispetto ai 1500 V che sono lo standard attuale e ai livelli di 1000 V e 600 V precedenti. Il cambiamento ha origine sul lato sistema, dove una tensione CC più elevata consente a una singola stringa di trasportare più moduli e riduce il numero di inverter, combiners e cablaggi per la stessa capacità installata — motivo per cui l'argomento si muove rapidamente nella pianificazione su scala utility. Per i produttori di moduli e celle, la conseguenza è un requisito di test piuttosto che una modifica progettuale: isolamento, hipot e test di dispersione in condizioni umide devono tutti essere specificati alla classe di tensione superiore, e la spaziatura interna del modulo e la rigidità dielettrica dell'incapsulante diventano fattori limitanti. I produttori con capacità nella classe 5 GW sono già chiamati a quotare secondo lo standard di tensione superiore in fasi espositive come SNEC 2026.
Produzione di moduli fotovoltaici · di Jerry, Ooitech
L'era dei 2000V sta arrivando: i tuoi moduli e celle solari sono pronti?
Di recente, la domanda che il produttore di moduli Lao Li sente più spesso è semplice: "Quando saranno pronti i tuoi moduli da 2000V?"
Non ha ancora una risposta chiara.
L'efficienza delle celle non è il vero problema. I principali TOPCon produttori stanno già spingendo l'efficienza della produzione di massa verso il 27%, con Zhonghuan New Energy che riporta il 27,2%. A SNEC 2026, le aziende leader hanno anche presentato valori di efficienza dei moduli superiori alla soglia del 27%.
Ciò che lo tiene sveglio è qualcosa di meno visibile: i pochi decine di millimetri di percorso isolante tra le celle solari e il telaio in alluminio sono sufficienti per un sistema a 2000V?
Questa preoccupazione non è limitata a un singolo produttore. Nel marzo 2026, il modulo HJT da 2000V di Huasun ha ricevuto la certificazione da TÜV SÜD. In precedenza, JinkoSolar e Trina Solar avevano già ottenuto la certificazione UL per i moduli da 2000V. Lo sviluppo dei moduli procede rapidamente, ma i dettagli tecnici dietro questa transizione di tensione non sono ancora ampiamente compresi.
Questo articolo si concentra su una delle dimensioni più importanti e facilmente trascurate del design dei moduli da 2000V: distanza di isolamento.
Perché Passare a 2000V?
La storia degli aggiornamenti di tensione dei sistemi fotovoltaici è anche una storia di riduzione di cavi, fondazioni, strutture di montaggio e requisiti di terreno:
600V → 1000V → 1500V → 2000V
Una tensione di sistema più alta consente di collegare più moduli in una singola stringa. Passare da 1500V a 2000V rappresenta un aumento di tensione del 33% perché 2000 ÷ 1500 = 1,333. In teoria, il numero di moduli in ogni stringa può aumentare in proporzione simile.
Stringhe più lunghe possono ridurre la quantità di cavi DC, hardware di montaggio, fondazioni e terreno necessari per un progetto solare su scala utility.
S&P Global ha previsto che l'offerta mondiale di prodotti da 2000V potrebbe salire da meno di 5 GW nel 2026 a 380 GW nel 2030. Entro la fine del 2030, si prevede che i prodotti da 2000V rappresenteranno il 77% del mercato globale dei progetti su scala utility.
Huasun ha calcolato l'economia per un progetto fotovoltaico offshore a Jimo, nello Shandong. Rispetto a una soluzione TOPCon da 1500V, la sua soluzione HJT da 2000V è stata segnalata per ridurre i costi di balance-of-system di circa 0,24 RMB/W. Per una centrale da 1 GW, ciò rappresenta circa 240 milioni di RMB di potenziali risparmi. Si stima che l'IRR del progetto aumenti di 0,35 punti percentuali.
Ma 2000V non arriva senza rischi aggiuntivi. Secondo le definizioni UL, 2000V DC è già considerato alta tensione. Il sistema affronta maggiori rischi di rottura dielettrica, corrente di dispersione, arco elettrico, scosse elettriche e incendi.
Ogni importo risparmiato a livello di sistema deve essere supportato da un isolamento più robusto a livello di modulo.
La Domanda Centrale
La domanda discussa qui è semplice: a 2000V, come può il percorso di isolamento tra le parti interne sotto tensione e le parti conduttive accessibili rimanere sufficiente, e come possono i produttori raggiungere questo obiettivo senza sacrificare troppa area attiva?
Cosa Significa Realmente la Distanza di Superficie (Creepage)
Due Distanze: Una Gestisce i Transitori, l'Altra Deve Durare per Decenni
Due diverse distanze sono utilizzate nella progettazione della sicurezza dei moduli, e spesso vengono confuse.
Distanza di isolamento (Clearance) è la distanza più breve attraverso l'aria tra due parti conduttive. Protegge da eventi di breve durata come impulsi di fulmine e sovratensioni elettriche. Dopo una breve scarica, l'aria può recuperare le sue proprietà isolanti.
Distanza di superficie (Creepage) è il percorso più breve tra due parti conduttive misurato lungo la superficie di un materiale isolante. Protegge dal tracciamento superficiale. La polvere assorbe l'umidità, la corrente di dispersione crea calore, la superficie inizia a carbonizzarsi e può formarsi un percorso conduttivo permanente. A differenza dell'aria dopo una breve scarica, la superficie isolante danneggiata non si recupera.
Un confronto comune nel settore usa due formiche. La distanza di isolamento è il percorso di una formica con le ali, che vola direttamente attraverso l'aria. La distanza di superficie è il percorso di una formica senza ali, che striscia lungo la superficie. Poiché non tutti i percorsi di scarica possono viaggiare attraverso l'aria, la distanza di superficie richiesta è normalmente più lunga della distanza di isolamento.
Tracciamento Elettrico: Un Problema Cronico per i Moduli da Esterno
La distanza di superficie è principalmente destinata a prevenire il tracciamento elettrico. La catena di guasto è la seguente:
Polvere e umidità si accumulano sulla superficie → si forma una pellicola elettrolitica → la corrente di dispersione sotto tensione di esercizio genera calore Joule → l'umidità evapora e la superficie si carbonizza → si sviluppa un percorso conduttivo invisibile → l'isolamento cede definitivamente → diventano possibili cortocircuito o incendio
I moduli per esterni sono particolarmente esposti. Polvere, nebbia salina, condensa e deiezioni di uccelli possono contribuire alla formazione di una pellicola elettrolitica.
Questo è anche il motivo per cui le barriere all'umidità fanno parte della discussione sullo strisciamento. L'umidità accelera il tracciamento superficiale. Bloccare l'umidità rimuove uno degli ingredienti principali necessari per la reazione.
CTI: La resistenza naturale del materiale al tracciamento
I materiali isolanti differiscono notevolmente nella loro resistenza al tracciamento. Le norme classificano questa prestazione usando CTI, o Indice di Tracciamento Comparativo.
Il CTI rappresenta la tensione più alta alla quale una superficie di materiale può resistere a 50 gocce di una soluzione elettrolitica senza sviluppare un guasto per tracciamento. Un CTI più alto significa una migliore resistenza al tracciamento e può consentire una distanza di strisciamento più breve.
| Gruppo di materiale | Intervallo CTI |
|---|---|
| Gruppo I | CTI ≥ 600V |
| Gruppo II | 400V ≤ CTI < 600V |
| Gruppo IIIa | 175V ≤ CTI < 400V |
| Gruppo IIIb | 100V ≤ CTI < 175V |
I progetti dei moduli solari iniziano comunemente con grado di inquinamento 2 e assunzioni del gruppo di materiale IIIa, quindi determinano la distanza necessaria in base alla tensione di sistema e alla norma applicabile.
Quando il CTI di un materiale è più basso, è necessaria una distanza maggiore per compensare. Questa è la prima regola rigida della progettazione dello strisciamento.
Quattro principali zone di strisciamento all'interno di un modulo solare
| Zona di strisciamento | Caratteristiche di progettazione |
|---|---|
| Cella solare al telaio in alluminio | Il percorso corre lungo la superficie di incapsulamento. Di solito è il percorso più lungo e più attentamente esaminato, rendendolo il bersaglio principale per l'ottimizzazione del progetto. |
| Cella a cella o stringa a stringa | La distanza di riferimento è relativamente piccola. Per un sistema da 1kV, il valore teorico è di circa 1,71 mm. |
| Barra collettrice o filo di collegamento al bordo del modulo | I requisiti erano già più severi nell'era dei 1500V. Un design a 2000V mette ancora più pressione su quest'area. |
| Terminali della scatola di giunzione e superficie tra terminale e alloggiamento | Per un sistema a 1kV, il valore di riferimento teorico è di circa 14,3 mm. La struttura e i materiali della scatola di giunzione diventano critici all'aumentare della tensione. |
La distanza non aumenta linearmente con la tensione
C'è una realtà ingegneristica scomoda qui. Un design a 1500V è già vicino al limite superiore delle tabelle IEC 60664-1 e spesso richiede interpolazione. Un design a 2000V va oltre il range convenzionale delle tabelle, quindi i requisiti di certificazione dipendono da interpretazioni aggiuntive ed estrapolazione.
All'inizio del 2024, UL ha emesso requisiti per certificare moduli a 2000V secondo UL 61730. Uno scopo di quella decisione era definire come valutare questi design a tensione più alta.
A 1500V, la distanza di dispersione sul lato inverter può già raggiungere circa 12,5–16 mm dopo interpolazione. Le parti interne del modulo sono incapsulate in materiali isolanti, quindi le loro distanze teoriche possono essere minori. Tuttavia, aumentare la tensione di sistema da 1500V a 2000V non significa che la distanza richiesta aumenti solo del 33%.
La concentrazione del campo elettrico e il rischio di tracciamento diventano più gravi a tensioni più alte. La sfida dell'isolamento può quindi aumentare più velocemente del rapporto di tensione nominale.
Tradotto nel linguaggio della linea di produzione, il problema è chiaro. Se la distanza tra le celle e il telaio è troppo corta, il modulo potrebbe non superare la certificazione 2000V. Se la distanza viene aumentata troppo, meno celle entrano nell'area disponibile o l'area attiva diminuisce, riducendo la potenza del modulo.
Questo è il vero problema di design che gli ingegneri dei moduli devono risolvere nell'era dei 2000V.
Come vengono costruiti i moduli a 2000V
Vale la pena esaminare l'approccio utilizzato nel modulo 760HV di Huasun:
La sua tecnologia di sigillatura dei bordi in butile offre prestazioni di isolamento molto elevate riducendo significativamente il requisito di distanza di dispersione, consentendo a un modulo in formato standard di supportare una tensione di sistema di 2000V.
In termini semplici, i design convenzionali usano più distanza per ottenere sicurezza. Questo approccio usa migliori materiali per recuperare parte di quella distanza.
Perché il sigillante butilico funziona
Il sigillante butilico si basa principalmente su gomma butilica, o IIR, e polisobutilene, o PIB. Svolge tre funzioni importanti:
Isolamento elettrico: I materiali butilici hanno un'elevata resistività di volume. La striscia di sigillatura dei bordi può anche fungere da barriera isolante.
Protezione dall'umidità: I sigillanti butilici hanno tassi di trasmissione del vapore acqueo molto bassi rispetto ai materiali di incapsulamento convenzionali in EVA o POE. Bloccare l'umidità sul bordo aiuta a rimuovere un fattore scatenante principale per il tracciamento elettrico.
Resistenza ambientale: I sigillanti butilici possono fornire resistenza alla nebbia salina, all'ammoniaca e alle vibrazioni. Queste proprietà sono particolarmente importanti per progetti offshore, ambienti costieri, fattorie e siti dell'industria chimica.
Un materiale affronta due problemi contemporaneamente. Aiuta a ridurre il percorso di isolamento fisico richiesto dal progetto e riduce l'ingresso di umidità che può favorire il tracciamento superficiale.
Questo è anche il motivo per cui il prodotto butilico di First Applied Material ha ricevuto quella che è stata descritta come la prima certificazione TÜV secondo IEC 62788-5-1 per materiali di sigillatura dei bordi di moduli fotovoltaici. Il lato dei materiali dell'industria si sta già preparando per una diffusione più ampia a 2000V.
Huasun utilizza la sigillatura dei bordi in butile su tutta la sua gamma di moduli HJT. I suoi moduli hanno apparentemente superato un test di tensione impulsiva di 42,3kV, superiore al requisito di 34kV citato nell'edizione 2023 della IEC 61730-1.
Altre misure di progettazione
La sigillatura dei bordi in butile non è l'unico metodo. I produttori stanno combinando diversi approcci:
Componenti di isolamento dei bordi: Un componente isolante può essere inserito tra il bordo del laminato e il telaio in alluminio. Questo estende il percorso superficiale senza richiedere lo stesso aumento della spaziatura del bordo del vetro. Aziende come JinkoSolar hanno sviluppato layout brevettati in quest'area.
Strutture ottimizzate della scatola di giunzione: Nervature più alte, partizioni interne e nervature di creepage estendono il percorso superficiale tra i terminali. Gli standard di certificazione per i 2000V junction boxes e i connettori erano già stati introdotti nel 2023.
Materiali con CTI più elevato: L'aggiornamento degli alloggiamenti delle scatole di giunzione e di altre parti isolanti a un gruppo di materiali migliore può creare più margine di progettazione senza fare affidamento esclusivamente sulla distanza fisica.
Un brevetto di EGing Photovoltaic descrive una distanza di dispersione superficiale di almeno 15 mm. Il progetto è pensato per migliorare le prestazioni di tenuta alla tensione del modulo e supportare una tensione di sistema di 2000V insieme a test di tensione impulsiva superiori a 24kV.
Quanto Costa?
Il sigillante butilico non è gratuito. Aggiunge requisiti di materiale e introduce ulteriori punti di controllo del processo.
Il calcolo a livello di sistema conta ancora di più. Il risparmio BOS riportato da Huasun era di RMB 0,24/W, mentre il costo aggiuntivo del materiale per modulo può essere misurato in decine di yuan. Se questi numeri reggono a livello di progetto, i risparmi di sistema sono molto maggiori dell'aumento di costo a livello di modulo.
Questa è la logica economica di base che sostiene la transizione a 2000V.
Tre Problemi Non Completamente Risolti
Distanza di Dispersione Superficiale Versus Area Attiva di Generazione di Potenza
La distanza di dispersione funziona come un affitto pagato in termini di area del modulo. Più spazio è riservato all'isolamento, meno spazio rimane disponibile per la generazione di potenza.
Il Huasun 760HV utilizza sigillante butilico per recuperare parte di quell'area. Il suo rapporto area cella-modulo è riportato al 95,8%, con un aumento del 2,1% dell'area effettiva di generazione di potenza, un aumento di 20W nella potenza del modulo e un aumento dello 0,66% nell'efficienza.
La competizione tra i moduli 2000V dipenderà in parte da una domanda: chi può ottenere un isolamento adeguato con meno area inattiva ai bordi?
I Moduli Si Muovono Più Velocemente delle Apparecchiature di Supporto
L'industria considera sempre più i moduli 2000V commercialmente fattibili, ma gli aggiornamenti a inverter, quadri di combinazione, interruttori, connettori e altre apparecchiature di sistema sono ancora in corso.
In un forum sull'ecosistema ad alta tensione nel 2026, i dati operativi di un inverter Huawei da 460kW in un impianto dimostrativo sono stati utilizzati per mostrare che la sua capacità di tenuta alla tensione poteva soddisfare i requisiti di sistema.
I moduli si stanno attualmente muovendo più avanti di parti del sistema elettrico di supporto. Questo è il vero stato del mercato 2000V.
La Certificazione È Avanti Rispetto alle Prove sul Campo a Lungo Termine
JinkoSolar ha ottenuto quello che è stato descritto come il primo certificato UL globale per un modulo 2000V nel 2024. Nel settembre 2025, la prima base di certificazione dimostrativa sul campo per il fotovoltaico 2000V è stata stabilita a Wenchang, Hainan, e gestita da Datang Hainan.
La certificazione chiede se un progetto soddisfa i requisiti di laboratorio definiti. La validazione sul campo chiede se il progetto può sopravvivere 25 anni all'aperto.
La seconda domanda sta solo iniziando a trovare risposta.
Conclusioni pratiche
Una visione comune del settore è che la principale finestra di adozione per i sistemi a 2000V possa arrivare tra la fine del 2027 e il 2028. Se questa previsione è corretta, questo è il periodo di pianificazione piuttosto che il momento di attendere.
Tre gruppi dovrebbero prestare particolare attenzione.
Per gli ingegneri dei moduli: La prima variabile di progettazione nell'era dei 2000V sta passando dalla sola efficienza all'intero percorso di isolamento. Calcolare la distanza di dispersione prima di finalizzare il layout delle celle. Invertire questo ordine può creare costosi problemi di certificazione in seguito.
Per gli ingegneri di processo e materiali: L'applicazione del butile diventerà un nuovo punto di controllo del processo. L'uniformità del rivestimento, l'adesione al vetro e foglio posteriores, le dimensioni del materiale, la continuità dei bordi e il comportamento di polimerizzazione o reticolazione possono tutti influire sulla resa e sull'affidabilità. Questi processi dovrebbero essere testati sulla linea di produzione prima che i prodotti a 2000V entrino nella produzione ad alto volume.
Per gli ingegneri di qualità e certificazione: Passare da 1500V a 2000V cambia il margine richiesto per i test di tenuta dielettrica, perdita per umidità, resistenza di isolamento e tensione impulsiva. Comprendere i requisiti di test applicabili a 2000V potrebbe diventare una delle competenze tecniche più preziose nei prossimi due anni.
Il punto finale è semplice: le celle solari determinano il limite superiore dell'efficienza di conversione, ma i materiali dei bordi possono determinare il limite superiore della tensione di sistema. L'industria fotovoltaica ha passato anni a dibattere sull'efficienza. La prossima grande battaglia ingegneristica sarà combattuta sull'isolamento.
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Argomenti: Moduli a 2000V, tecnologia fotovoltaica, distanza di dispersione, sigillante butilico, HJT, TOPCon, progettazione di moduli
Il Punto di Vista di Ooitech
La sfida chiave della produzione sarà controllare l'intero processo di isolamento dei bordi, non semplicemente aggiungere sigillante butilico a un design di modulo esistente. Il posizionamento del materiale, la precisione dell'impilamento, il comportamento di laminazione, le tolleranze di incorniciatura, i test di perdita in condizioni di umidità e l'ispezione EL devono funzionare come un'unica finestra di processo. Un modulo da 2000V può superare un test di prototipo e avere comunque difficoltà nella produzione in serie se queste tolleranze non sono integrate nella linea fin dall'inizio.
