Het 2000V-tijdperk komt eraan: zijn uw zonnemodules
Inhoudsopgave
Snel antwoord: De fotovoltaïsche industrie beweegt zich naar systeemspanningen van 2000 V, tegenover de 1500 V die vandaag de norm is en de 1000 V- en 600 V-niveaus daarvoor. De verandering komt van de systeemzijde, waar een hogere DC-spanning een enkele string meer modules laat dragen en het aantal omvormers, combiners en kabeltrajecten voor hetzelfde geïnstalleerde vermogen vermindert — daarom gaat het onderwerp snel in grootschalige planning. Voor module- en celfabrikanten is het gevolg een testvereiste in plaats van een ontwerpwijziging: isolatie-, hipot- en natte-lekkage-tests moeten allemaal worden gespecificeerd in de hogere spanningsklasse, en de interne afstand van de module en de diëlektrische sterkte van het encapsulatiemateriaal worden beperkende factoren. Fabrikanten met een capaciteit in de 5 GW-klasse wordt al gevraagd om te offreren volgens de hogere spanningsnorm op beursmomenten zoals SNEC 2026.
PV-moduleproductie · door Jerry, Ooitech
Het 2000V-tijdperk komt eraan: zijn uw zonnepanelen en cellen er klaar voor?
De vraag die modulefabrikant Lao Li de laatste tijd het vaakst hoort, is simpel: "Wanneer zijn uw 2000V-modules klaar?"
Hij heeft nog geen duidelijk antwoord.
Cel-efficiëntie is niet het echte probleem. Toonaangevende TOPCon fabrikanten duwen de massaproductie-efficiëntie al richting 27%, waarbij Zhonghuan New Energy 27,2% rapporteert. Op SNEC 2026 presenteerden toonaangevende bedrijven ook module-efficiëntiecijfers boven de 27%-grens.
Wat hem wakker houdt, is iets minder zichtbaars: zijn de paar tientallen millimeters isolatiepad tussen de zonnecellen en het aluminium frame voldoende voor een 2000V-systeem?
Deze zorg beperkt zich niet tot één fabrikant. In maart 2026 ontving Huasun's 2000V HJT-module certificering van TÜV SÜD. Eerder hadden JinkoSolar en Trina Solar al UL-certificering voor 2000V-modules verkregen. De moduleontwikkeling gaat snel, maar de technische details achter deze spanningsovergang zijn nog steeds niet algemeen bekend.
Dit artikel richt zich op een van de belangrijkste en gemakkelijk over het hoofd geziene dimensies van 2000V-moduleontwerp: kruipafstand.
Waarom overstappen naar 2000V?
De geschiedenis van spanningsverhogingen in PV-systemen is ook een geschiedenis van het verminderen van kabels, funderingen, montagestructuren en landvereisten:
600V → 1000V → 1500V → 2000V
Een hogere systeemspanning maakt het mogelijk om meer modules in één string aan te sluiten. De overgang van 1500V naar 2000V vertegenwoordigt een spanningsverhoging van 33% omdat 2000 ÷ 1500 = 1,333. In theorie kan het aantal modules in elke string met een vergelijkbare verhouding toenemen.
Langere strings kunnen de hoeveelheid DC-bekabeling, montagehardware, funderingen en land die nodig zijn voor een nutsschaal zonne-energieproject verminderen.
S&P Global heeft voorspeld dat het wereldwijde aanbod van 2000V-producten zou kunnen stijgen van minder dan 5 GW in 2026 naar 380 GW in 2030. Tegen eind 2030 zullen 2000V-producten naar verwachting 77% van de wereldwijde markt voor nutsschaalprojecten uitmaken.
Huasun berekende de economie voor een offshore PV-project in Jimo, Shandong. Vergeleken met een 1500V TOPCon-oplossing, werd gerapporteerd dat de 2000V HJT-oplossing de balance-of-system-kosten met ongeveer RMB 0,24/W verlaagt. Voor een energiecentrale van 1 GW vertegenwoordigt dat ongeveer RMB 240 miljoen aan potentiële besparingen. De project-IRR werd geschat op een stijging van 0,35 procentpunt.
Maar 2000V brengt ook extra risico's met zich mee. Onder UL-definities wordt 2000V DC al als hoogspanning beschouwd. Het systeem heeft grotere risico's op diëlektrische doorslag, lekstroom, vlambogen, elektrische schokken en brand.
Elke besparing op systeemniveau moet worden ondersteund door sterkere isolatie op module-niveau.
De Kernvraag
De hier besproken vraag is eenvoudig: bij 2000V, hoe kan het isolatiepad tussen interne spanningvoerende delen en toegankelijke geleidende delen voldoende blijven, en hoe kunnen fabrikanten dit bereiken zonder te veel actief oppervlak op te offeren?
Wat Kruipafstand Echt Betekent
Twee Afstanden: Eén Behandelt Transiënten, de Ander Moet Tientallen Jaren Meegaan
Twee verschillende afstanden worden gebruikt in het veiligheidsontwerp van modules, en ze worden vaak verward.
Luchtafstand is de kortste afstand door de lucht tussen twee geleidende delen. Het beschermt tegen kortdurende gebeurtenissen zoals bliksemimpulsen en elektrische pieken. Na een korte ontlading kan de lucht zijn isolerende eigenschappen herstellen.
Kruipafstand is het kortste pad tussen twee geleidende delen, gemeten langs het oppervlak van een isolerend materiaal. Het beschermt tegen oppervlakte-tracking. Stof absorbeert vocht, lekstroom creëert warmte, het oppervlak begint te carboniseren en er kan een permanent geleidend pad ontstaan. In tegenstelling tot lucht na een korte ontlading, herstelt het beschadigde isolatieoppervlak niet.
Een veelgebruikte industrie-vergelijking gebruikt twee mieren. Luchtafstand is de route die een mier met vleugels neemt, rechtstreeks door de lucht vliegend. Kruipafstand is de route die een mier zonder vleugels neemt, kruipend over het oppervlak. Omdat niet elk ontladingspad door de lucht kan reizen, is de vereiste kruipafstand normaal gesproken langer dan de luchtafstand.
Elektrische Tracking: Een Chronisch Probleem voor Buitenmodules
Kruipafstand is voornamelijk bedoeld om elektrische tracking te voorkomen. De faalketen ziet er als volgt uit:
Stof en vocht verzamelen zich op het oppervlak → er vormt zich een elektrolytische film → lekstroom onder bedrijfsspanning genereert joule-warmte → vocht verdampt en het oppervlak verkoolt → er ontstaat een onzichtbaar geleidend pad → de isolatie faalt permanent → kortsluiting of brand wordt mogelijk
Buitenmodules zijn bijzonder blootgesteld. Stof, zoutnevel, condensatie en vogelpoep kunnen allemaal bijdragen aan de vorming van een elektrolytische film.
Dit is ook de reden waarom vochtbarrières deel uitmaken van de kruipwegdiscussie. Vocht versnelt oppervlakte-tracking. Het blokkeren van vocht verwijdert een van de belangrijkste ingrediënten die nodig zijn voor de reactie.
CTI: De natuurlijke weerstand van een materiaal tegen tracking
Isolatiematerialen verschillen sterk in hun weerstand tegen tracking. Normen classificeren deze prestatie met behulp van CTI, of Comparative Tracking Index.
CTI vertegenwoordigt de hoogste spanning waarbij een materiaaloppervlak 50 druppels van een elektrolytoplossing kan weerstaan zonder een trackingfout te ontwikkelen. Een hogere CTI betekent een betere trackingweerstand en kan een kortere kruipweg mogelijk maken.
| Materiaalgroep | CTI-bereik |
|---|---|
| Groep I | CTI ≥ 600V |
| Groep II | 400V ≤ CTI < 600V |
| Groep IIIa | 175V ≤ CTI < 400V |
| Groep IIIb | 100V ≤ CTI < 175V |
Zonnemodule-ontwerpen beginnen doorgaans met vervuilingsgraad 2 en materiaalgroep IIIa-aannames, en bepalen vervolgens de benodigde afstand op basis van de systeemspanning en de toepasselijke norm.
Wanneer de CTI van een materiaal lager is, is een langere afstand nodig om dit te compenseren. Dit is de eerste harde regel van kruipwegontwerp.
Vier belangrijkste kruipwegzones in een zonnemodule
| Kruipwegzone | Ontwerpkenmerken |
|---|---|
| Zonnecel tot aluminium frame | Het pad loopt langs het encapsulatieoppervlak. Het is meestal het langste en meest nauwkeurig onderzochte pad, waardoor het het belangrijkste doelwit is voor ontwerpoptimalisatie. |
| Cel tot cel of string tot string | De referentieafstand is relatief klein. Voor een 1kV-systeem is de theoretische waarde ongeveer 1,71 mm. |
| Busbar of lasdraad naar module-rand | De vereisten werden al strenger in het 1500V-tijdperk. Een 2000V-ontwerp legt nog meer druk op dit gebied. |
| Aansluitklemmen van de aansluitdoos en het oppervlak tussen klem en behuizing | Voor een 1kV-systeem is de theoretische referentiewaarde ongeveer 14,3 mm. De structuur en materialen van de aansluitdoos worden kritisch naarmate de spanning toeneemt. |
Afstand neemt niet lineair toe met spanning
Er is hier een ongemakkelijke technische realiteit. Een 1500V-ontwerp zit al dicht bij de bovengrens van de standaard IEC 60664-1-tabellen en vereist vaak interpolatie. Een 2000V-ontwerp gaat verder dan het conventionele tabelbereik, dus certificeringsvereisten hangen af van aanvullende standaardinterpretaties en extrapolatie.
Begin 2024 publiceerde UL vereisten voor het certificeren van 2000V-modules onder UL 61730. Een doel van die beslissing was om te definiëren hoe deze hogere-spanningsontwerpen geëvalueerd moeten worden.
Bij 1500V kan de kruipafstand aan de omvormerzijde na interpolatie al ongeveer 12,5–16 mm bedragen. Interne moduleonderdelen zijn ingekapseld in isolatiematerialen, dus hun theoretische afstanden kunnen kleiner zijn. Toch betekent het verhogen van de systeemspanning van 1500V naar 2000V niet dat de vereiste afstand slechts met 33% stijgt.
Elektrische veldconcentratie en trackingrisico worden ernstiger bij hogere spanning. De isolatie-uitdaging kan daarom sneller toenemen dan de nominale spanningsverhouding.
Vertaald naar productielijn-taal is het probleem duidelijk. Als de afstand tussen de cellen en het frame te kort is, kan de module de 2000V-certificering niet halen. Als de afstand te veel wordt vergroot, passen er minder cellen in het beschikbare oppervlak of daalt het actieve oppervlak, waardoor het modulevermogen afneemt.
Dat is het echte ontwerpprobleem dat module-ingenieurs in het 2000V-tijdperk moeten oplossen.
Hoe 2000V-modules worden gebouwd
De aanpak die wordt gebruikt in Huasun's 760HV-module is het bekijken waard:
De butyl-randafdichtingstechnologie biedt zeer hoge isolatieprestaties terwijl de kruipafstandsvereiste aanzienlijk wordt verminderd, waardoor een standaardformaat module een systeemspanning van 2000V kan ondersteunen.
In eenvoudige termen gebruiken conventionele ontwerpen meer afstand om veiligheid te winnen. Deze aanpak gebruikt betere materialen om een deel van die afstand terug te winnen.
Waarom butylafdichting werkt
Butylafdichting is voornamelijk gebaseerd op butylrubber, of IIR, en polyisobutyleen, of PIB. Het vervult drie belangrijke functies:
Elektrische isolatie: Butylmaterialen hebben een hoge volumeweerstand. De randafdichtingsstrip kan ook fungeren als isolatiebarrière.
Bescherming tegen vocht: Butylafdichtingen hebben zeer lage vochtdoorlaatbaarheid vergeleken met conventionele EVA- of POE-inkapselingsmaterialen. Het blokkeren van vocht aan de rand helpt een belangrijke trigger voor elektrische tracking te verwijderen.
Omgevingsbestendigheid: Butylafdichtingen kunnen weerstand bieden tegen zoutnevel, ammoniak en trillingen. Deze eigenschappen zijn vooral belangrijk voor offshore-projecten, kustomgevingen, boerderijen en locaties in de chemische industrie.
Eén materiaal lost twee problemen tegelijk op. Het helpt het fysieke isolatiepad dat het ontwerp vereist te verkorten en vermindert het binnendringen van vocht dat oppervlaktetracking kan bevorderen.
Dit is ook de reden waarom First Applied Material's butylproduct de eerste TÜV-certificering ontving onder IEC 62788-5-1 voor randafdichtingsmaterialen van fotovoltaïsche modules. De materiaalkant van de industrie bereidt zich al voor op bredere 2000V-implementatie.
Huasun gebruikt butylrandafdichting in zijn volledige HJT-moduleassortiment. Naar verluidt hebben de modules een 42,3kV-stootspanningstest doorstaan, boven de 34kV-vereiste die wordt genoemd in de 2023-editie van IEC 61730-1.
Andere ontwerpmaatregelen
Butylrandafdichting is niet de enige methode. Fabrikanten combineren verschillende benaderingen:
Randisolatiecomponenten: Een isolerend component kan tussen de laminaatrand en het aluminiumframe worden geplaatst. Dit verlengt het oppervlaktepad zonder dat dezelfde toename in glasrandafstand nodig is. Bedrijven zoals JinkoSolar hebben patentindelingen in dit gebied ontwikkeld.
Geoptimaliseerde aansluitdoosstructuren: Hogere ribben, interne scheidingswanden en kruipstroomribben verlengen het oppervlaktepad tussen de aansluitklemmen. Certificeringsnormen voor 2000V aansluitdooses en connectoren werden al in 2023 geïntroduceerd.
Materialen met hogere CTI: Het upgraden van aansluitdoosbehuizingen en andere isolerende onderdelen naar een betere materiaalgroep kan meer ontwerpruimte creëren zonder volledig te vertrouwen op fysieke afstand.
Een patent van EGing Photovoltaic beschrijft een randkruipafstand van ten minste 15 mm. Het ontwerp is bedoeld om de spanningvastheid van de module te verbeteren en een systeemspanning van 2000V te ondersteunen, samen met stootspanningstests boven 24kV.
Wat Kost Het?
Butylafdichting is niet gratis. Het voegt materiaalvereisten toe en introduceert extra procescontrolepunten.
De berekening op systeemniveau blijft belangrijker. Huasun's gerapporteerde BOS-besparing was RMB 0,24/W, terwijl de extra materiaalkosten per module in tientallen yuan kunnen worden gemeten. Als die cijfers op projectniveau standhouden, zijn de systeembesparingen veel groter dan de kostenstijging op moduleniveau.
Dit is de basis economische logica die de overgang naar 2000V ondersteunt.
Drie Problemen Die Niet Volledig Zijn Opgelost
Kruipafstand Versus Actief Stroomopwekkingsgebied
Kruipafstand werkt als huur betaald in moduleoppervlak. Hoe meer ruimte wordt gereserveerd voor isolatie, hoe minder ruimte er overblijft voor stroomopwekking.
De Huasun 760HV gebruikt butylafdichting om een deel van dat gebied terug te winnen. De cel-tot-module oppervlakteverhouding wordt gerapporteerd op 95,8%, met een toename van 2,1% in effectief stroomopwekkingsgebied, een vermogenstoename van 20W, en een efficiëntieverbetering van 0,66%.
De concurrentie tussen 2000V-modules zal deels neerkomen op één vraag: wie kan adequate isolatie bereiken met minder inactief randgebied?
Modules Bewegen Sneller Dan De Ondersteunende Apparatuur
De industrie beschouwt 2000V-modules steeds meer als commercieel haalbaar, maar upgrades van omvormers, combinerboxen, schakelaars, connectoren en andere systeemapparatuur zijn nog gaande.
Op een hoogspannings-ecosysteemforum in 2026 werden operationele gegevens van een Huawei 460kW-omvormer in een demonstratiecentrale gebruikt om aan te tonen dat de spanningvastheid aan de systeemvereisten kon voldoen.
Modules lopen momenteel vooruit op delen van het ondersteunende elektrische systeem. Dat is de werkelijke staat van de 2000V-markt.
Certificering Loopt Vooruit Op Langetermijnveldgegevens
JinkoSolar verkreeg wat werd beschreven als het eerste wereldwijde UL-certificaat voor een 2000V-module in 2024. In september 2025 werd het eerste 2000V PV-veld demonstratiecertificeringsbureau opgericht in Wenchang, Hainan, en geëxploiteerd door Datang Hainan.
Certificering vraagt of een ontwerp voldoet aan gedefinieerde laboratoriumvereisten. Veldvalidatie vraagt of het ontwerp 25 jaar buitenshuis kan overleven.
De tweede vraag wordt pas net beantwoord.
Praktische conclusies
Een veelvoorkomende visie in de industrie is dat het belangrijkste adoptievenster voor 2000V-systemen ergens tussen eind 2027 en 2028 kan komen. Als die voorspelling klopt, is dit de planningsperiode in plaats van de tijd om te wachten.
Drie groepen moeten bijzondere aandacht besteden.
Voor module-ingenieurs: De eerste ontwerpvariabele in het 2000V-tijdperk verschuift van alleen efficiëntie naar het volledige isolatiepad. Bereken de kruipafstand voordat u de celindeling finaliseert. Die volgorde omkeren kan later dure certificeringsproblemen veroorzaken.
Voor proces- en materiaalingenieurs: Butylapplicatie wordt een nieuw procescontrolepunt. Coatinggelijkmatigheid, hechting aan glas en backsheets, materiaalafmetingen, randcontinuïteit en uithardings- of crosslinkgedrag kunnen allemaal de opbrengst en betrouwbaarheid beïnvloeden. Deze processen moeten op de productielijn worden getest voordat 2000V-producten in grootschalige productie gaan.
Voor kwaliteits- en certificeringsingenieurs: De overgang van 1500V naar 2000V verandert de marge die nodig is voor diëlektrische sterkte, natte lekkage, isolatieweerstand en stootspanningstests. Inzicht in de toepasselijke 2000V-testvereisten kan een van de meest waardevolle technische vaardigheden van de komende twee jaar worden.
Het laatste punt is eenvoudig: zonnecellen bepalen de bovengrens van de conversie-efficiëntie, maar randmaterialen kunnen de bovengrens van de systeemspanning bepalen. De PV-industrie heeft jarenlang gedebatteerd over efficiëntie. De volgende grote technische strijd zal gaan over isolatie.
Lezerspeiling
Wanneer denkt u dat 2000V-PV-systemen op grote schaal worden toegepast?
Deel uw mening en vertel ons hoe ver uw bedrijf is gevorderd met de ontwikkeling van 2000V-modules.
Onderwerpen: 2000V-modules, PV-technologie, kruipafstand, butylafdichting, HJT, TOPCon, moduleontwerp
Ooitech's Visie
De belangrijkste productie-uitdaging zal het beheersen van het volledige randisolatieproces zijn, niet alleen het toevoegen van butylafdichtmiddel aan een bestaand moduleontwerp. Materiaalplaatsing, opbouw nauwkeurigheid, laminatiegedrag, frametoleranties, natte-lektest en EL-inspectie moeten als één procesvenster functioneren. Een 2000V-module kan een prototypetest doorstaan en toch moeite hebben in serieproductie als die toleranties niet vanaf het begin in de lijn zijn ingebouwd.
