Kỷ Nguyên 2000V Đang Đến: Liệu Mô-đun Mặt Trời Của Bạn
Mục lục
Câu trả lời nhanh: Ngành công nghiệp quang điện đang chuyển dịch hướng tới điện áp hệ thống 2000 V, tăng từ mức 1500 V đang là tiêu chuẩn hiện nay và trước đó là các mức 1000 V và 600 V. Sự thay đổi này bắt nguồn từ phía hệ thống, nơi điện áp DC cao hơn cho phép một chuỗi mang nhiều mô-đun hơn và giảm số lượng biến tần, bộ kết hợp và tuyến cáp cho cùng công suất lắp đặt — đó là lý do chủ đề này diễn biến nhanh trong quy hoạch quy mô tiện ích. Đối với các nhà sản xuất mô-đun và tế bào, hệ quả là yêu cầu thử nghiệm thay vì thay đổi thiết kế: các thử nghiệm cách điện, hipot và rò rỉ ướt đều phải được chỉ định ở cấp điện áp cao hơn, và khoảng cách bên trong mô-đun cùng độ bền điện môi của chất đóng gói trở thành các yếu tố giới hạn. Các nhà sản xuất có năng lực ở cấp 5 GW đã được yêu cầu báo giá theo tiêu chuẩn điện áp cao hơn tại các giai đoạn triển lãm như SNEC 2026.
Sản xuất mô-đun PV · bởi Jerry, Ooitech
Kỷ nguyên 2000V đang đến: Mô-đun và pin mặt trời của bạn đã sẵn sàng chưa?
Gần đây, câu hỏi mà nhà sản xuất mô-đun Lão Lý nghe nhiều nhất rất đơn giản: "Khi nào thì mô-đun 2000V của các ông sẽ sẵn sàng?"
Ông vẫn chưa có câu trả lời rõ ràng.
Hiệu suất tế bào không phải là vấn đề thực sự. Các nhà sản xuất hàng đầu TOPCon đã và đang đẩy hiệu suất sản xuất hàng loạt lên tới 27%, với Zhonghuan New Energy báo cáo 27,2%. Tại SNEC 2026, các công ty hàng đầu cũng đã trình bày các con số hiệu suất module vượt ngưỡng 27%.
Điều khiến ông trăn trở là một thứ ít hữu hình hơn: liệu vài chục milimét đường cách điện giữa các tế bào quang điện và khung nhôm có đủ cho hệ thống 2000V hay không?
Mối lo này không chỉ giới hạn ở một nhà sản xuất. Vào tháng 3 năm 2026, mô-đun HJT 2000V của Huasun đã nhận được chứng nhận từ TÜV SÜD. Trước đó, JinkoSolar và Trina Solar đã có được chứng nhận UL cho mô-đun 2000V. Việc phát triển mô-đun đang tiến triển nhanh chóng, nhưng các chi tiết kỹ thuật đằng sau bước chuyển điện áp này vẫn chưa được hiểu rộng rãi.
Bài viết này tập trung vào một trong những khía cạnh quan trọng nhất và dễ bị bỏ qua nhất của thiết kế mô-đun 2000V: khoảng cách rò điện.
Tại sao chuyển sang 2000V?
Lịch sử nâng cấp điện áp hệ thống PV cũng là lịch sử giảm bớt cáp, móng, kết cấu giá đỡ và yêu cầu về đất:
600V → 1000V → 1500V → 2000V
Điện áp hệ thống cao hơn cho phép kết nối nhiều mô-đun hơn trong một chuỗi. Chuyển từ 1500V lên 2000V đại diện cho mức tăng điện áp 33% vì 2000 ÷ 1500 = 1,333. Về lý thuyết, số lượng mô-đun trong mỗi chuỗi có thể tăng theo tỷ lệ tương tự.
Các chuỗi dài hơn có thể giảm lượng cáp DC, phụ kiện giá đỡ, móng và đất cần thiết cho một dự án điện mặt trời quy mô lớn.
S&P Global đã dự báo rằng nguồn cung toàn cầu các sản phẩm 2000V có thể tăng từ dưới 5 GW vào năm 2026 lên 380 GW vào năm 2030. Đến cuối năm 2030, các sản phẩm 2000V được kỳ vọng sẽ chiếm 77% thị trường dự án quy mô lớn toàn cầu.
Huasun đã tính toán hiệu quả kinh tế cho một dự án PV ngoài khơi tại Tức Mặc, Sơn Đông. So với giải pháp TOPCon 1500V, giải pháp HJT 2000V của họ được báo cáo là giảm chi phí hệ thống cân bằng khoảng 0,24 nhân dân tệ/W. Đối với một nhà máy điện 1 GW, con số đó tương đương khoảng 240 triệu nhân dân tệ tiết kiệm tiềm năng. IRR của dự án được ước tính tăng 0,35 điểm phần trăm.
Nhưng 2000V không phải không đi kèm rủi ro gia tăng. Theo định nghĩa của UL, 2000V DC đã được coi là cao áp. Hệ thống đối mặt với rủi ro lớn hơn về đánh thủng điện môi, dòng rò, phóng điện hồ quang, điện giật và hỏa hoạn.
Mọi khoản tiết kiệm ở cấp hệ thống đều phải được hỗ trợ bởi lớp cách điện mạnh hơn ở cấp mô-đun.
Câu hỏi cốt lõi
Câu hỏi được thảo luận ở đây rất đơn giản: ở 2000V, làm thế nào để đường cách điện giữa các bộ phận mang điện bên trong và các bộ phận dẫn điện có thể tiếp cận vẫn đủ, và làm thế nào các nhà sản xuất có thể đạt được điều này mà không hy sinh quá nhiều diện tích hoạt động?
Khoảng cách rò điện thực sự có nghĩa là gì
Hai khoảng cách: Một xử lý quá độ, một phải bền vững hàng thập kỷ
Hai khoảng cách khác nhau được sử dụng trong thiết kế an toàn mô-đun, và chúng thường bị nhầm lẫn.
Khoảng cách không khí là khoảng cách ngắn nhất qua không khí giữa hai bộ phận dẫn điện. Nó bảo vệ chống lại các sự kiện ngắn hạn như xung sét và đột biến điện. Sau một phóng điện ngắn, không khí có thể phục hồi tính chất cách điện của nó.
Khoảng cách rò điện là đường ngắn nhất giữa hai bộ phận dẫn điện được đo dọc theo bề mặt của vật liệu cách điện. Nó bảo vệ chống lại hiện tượng phóng điện bề mặt. Bụi hấp thụ hơi ẩm, dòng rò tạo ra nhiệt, bề mặt bắt đầu bị cacbon hóa, và một đường dẫn điện vĩnh viễn có thể hình thành. Không giống như không khí sau một phóng điện ngắn, bề mặt cách điện bị hư hại không phục hồi.
Một so sánh phổ biến trong ngành sử dụng hai con kiến. Khoảng cách không khí là lộ trình của một con kiến có cánh, bay thẳng qua không khí. Khoảng cách rò điện là lộ trình của một con kiến không cánh, bò dọc theo bề mặt. Vì không phải mọi đường phóng điện đều có thể đi qua không khí, khoảng cách rò điện yêu cầu thường dài hơn khoảng cách không khí.
Phóng điện bề mặt: Một vấn đề mãn tính đối với mô-đun ngoài trời
Khoảng cách rò điện chủ yếu nhằm ngăn ngừa phóng điện bề mặt. Chuỗi thất bại trông như thế này:
Bụi và hơi ẩm tích tụ trên bề mặt → một màng điện ly hình thành → dòng rò dưới điện áp hoạt động tạo ra nhiệt Joule → hơi ẩm bay hơi và bề mặt bị cacbon hóa → một đường dẫn điện vô hình phát triển → cách điện hỏng vĩnh viễn → ngắn mạch hoặc hỏa hoạn có thể xảy ra
Các mô-đun ngoài trời đặc biệt dễ bị ảnh hưởng. Bụi, sương muối, ngưng tụ và phân chim đều có thể góp phần vào việc hình thành màng điện ly.
Đây cũng là lý do tại sao các rào cản hơi ẩm là một phần của cuộc thảo luận về khoảng cách rò điện. Hơi ẩm làm tăng tốc phóng điện bề mặt. Ngăn chặn hơi ẩm loại bỏ một trong những thành phần chính cần thiết cho phản ứng.
CTI: Khả năng chống phóng điện bề mặt tự nhiên của vật liệu
Các vật liệu cách điện khác nhau rất nhiều về khả năng chống phóng điện bề mặt. Các tiêu chuẩn phân loại hiệu suất này bằng CTI, hay Chỉ số theo dõi so sánh.
CTI đại diện cho điện áp cao nhất mà bề mặt vật liệu có thể chịu được 50 giọt dung dịch điện ly mà không phát triển lỗi phóng điện bề mặt. CTI cao hơn có nghĩa là khả năng chống phóng điện bề mặt tốt hơn và có thể cho phép khoảng cách rò điện ngắn hơn.
| Nhóm vật liệu | Phạm vi CTI |
|---|---|
| Nhóm I | CTI ≥ 600V |
| Nhóm II | 400V ≤ CTI < 600V |
| Nhóm IIIa | 175V ≤ CTI < 400V |
| Nhóm IIIb | 100V ≤ CTI < 175V |
Các thiết kế mô-đun điện mặt trời thường bắt đầu với giả định mức ô nhiễm 2 và nhóm vật liệu IIIa, sau đó xác định khoảng cách cần thiết theo điện áp hệ thống và tiêu chuẩn áp dụng.
Khi CTI của một vật liệu thấp hơn, cần một khoảng cách dài hơn để bù đắp. Đây là quy tắc cứng đầu tiên của thiết kế khoảng cách phóng điện bề mặt.
Bốn vùng khoảng cách phóng điện chính bên trong một mô-đun năng lượng mặt trời
| Vùng khoảng cách phóng điện | Đặc điểm thiết kế |
|---|---|
| Từ pin mặt trời đến khung nhôm | Đường dẫn chạy dọc theo bề mặt lớp bọc. Đây thường là đường dẫn dài nhất và được xem xét kỹ lưỡng nhất, khiến nó trở thành mục tiêu chính cho việc tối ưu hóa thiết kế. |
| Từ pin đến pin hoặc từ chuỗi đến chuỗi | Khoảng cách tham chiếu tương đối nhỏ. Đối với hệ thống 1kV, giá trị lý thuyết xấp xỉ 1,71 mm. |
| Từ thanh cái hoặc dây dẫn đến mép mô-đun | Các yêu cầu đã trở nên nghiêm ngặt hơn trong kỷ nguyên 1500V. Thiết kế 2000V còn gây áp lực lớn hơn lên khu vực này. |
| Các đầu cực hộp nối và bề mặt từ đầu cực đến vỏ | Đối với hệ thống 1kV, giá trị tham chiếu lý thuyết xấp xỉ 14,3 mm. Cấu trúc và vật liệu của hộp nối trở nên then chốt khi điện áp tăng lên. |
Khoảng cách không tăng tuyến tính theo điện áp
Ở đây có một thực tế kỹ thuật không mấy dễ chịu. Một thiết kế 1500V đã gần chạm đến giới hạn trên của các bảng trong tiêu chuẩn IEC 60664-1 và thường cần nội suy. Một thiết kế 2000V vượt ra ngoài phạm vi bảng thông thường, vì vậy các yêu cầu chứng nhận phụ thuộc vào những diễn giải tiêu chuẩn bổ sung và phép ngoại suy.
Vào đầu năm 2024, UL đã ban hành các yêu cầu để chứng nhận các mô-đun 2000V theo UL 61730. Một mục đích của quyết định đó là xác định cách đánh giá những thiết kế điện áp cao hơn này.
Ở 1500V, khoảng cách phóng điện bề mặt phía biến tần có thể đã đạt xấp xỉ 12,5–16 mm sau khi nội suy. Các bộ phận bên trong mô-đun được bọc trong vật liệu cách điện, nên khoảng cách lý thuyết của chúng có thể nhỏ hơn. Tuy nhiên, việc tăng điện áp hệ thống từ 1500V lên 2000V không có nghĩa là khoảng cách yêu cầu chỉ tăng 33%.
Sự tập trung điện trường và nguy cơ hình thành đường dẫn điện trở nên nghiêm trọng hơn ở điện áp cao hơn. Do đó, thách thức về cách điện có thể tăng nhanh hơn tỷ lệ điện áp danh định.
Diễn giải theo ngôn ngữ dây chuyền sản xuất, vấn đề rất rõ ràng. Nếu khoảng cách giữa các pin và khung quá ngắn, mô-đun có thể không đạt chứng nhận 2000V. Nếu khoảng cách được tăng quá nhiều, sẽ có ít pin hơn vừa với diện tích khả dụng hoặc diện tích hoạt động giảm, làm giảm công suất mô-đun.
Đó là bài toán thiết kế thực sự mà các kỹ sư mô-đun phải giải quyết trong kỷ nguyên 2000V.
Các mô-đun 2000V đang được chế tạo như thế nào
Cách tiếp cận được sử dụng trong mô-đun 760HV của Huasun đáng để xem xét:
Công nghệ niêm phong mép bằng butyl của nó mang lại hiệu suất cách điện rất cao đồng thời giảm đáng kể yêu cầu về khoảng cách phóng điện bề mặt, cho phép một mô-đun định dạng tiêu chuẩn hỗ trợ điện áp hệ thống 2000V.
Nói một cách đơn giản, các thiết kế thông thường sử dụng nhiều khoảng cách hơn để đạt được an toàn. Cách tiếp cận này sử dụng vật liệu tốt hơn để thu hồi lại một phần khoảng cách đó.
Tại sao keo butyl lại hiệu quả
Keo butyl chủ yếu dựa trên cao su butyl, hay IIR, và polyisobutylene, hay PIB. Nó thực hiện ba chức năng quan trọng:
Cách điện: Vật liệu butyl có điện trở suất khối cao. Dải niêm phong mép cũng có thể hoạt động như một rào cản cách điện.
Bảo vệ chống ẩm: Keo butyl có tốc độ truyền hơi ẩm rất thấp so với vật liệu bọc EVA hoặc POE thông thường. Việc chặn ẩm ở mép giúp loại bỏ một tác nhân chính gây ra đường dẫn điện bề mặt.
Khả năng chống chịu môi trường: Keo butyl có thể cung cấp khả năng chống lại sương muối, amoniac và rung động. Những đặc tính này đặc biệt quan trọng đối với các dự án ngoài khơi, môi trường ven biển, trang trại và các địa điểm công nghiệp hóa chất.
Một vật liệu giải quyết hai vấn đề cùng lúc. Nó giúp rút ngắn đường cách điện vật lý mà thiết kế yêu cầu và giảm sự xâm nhập của hơi ẩm có thể thúc đẩy đường dẫn điện bề mặt.
Đây cũng là lý do sản phẩm butyl của First Applied Material nhận được thứ được mô tả là chứng nhận TÜV đầu tiên theo IEC 62788-5-1 cho vật liệu niêm phong mép mô-đun quang điện. Phía vật liệu của ngành đã sẵn sàng cho việc triển khai 2000V rộng rãi hơn.
Huasun sử dụng niêm phong mép bằng butyl trên toàn bộ dòng mô-đun HJT của mình. Các mô-đun của hãng được cho là đã vượt qua bài kiểm tra điện áp xung 42,3kV, cao hơn yêu cầu 34kV được tham chiếu trong phiên bản 2023 của IEC 61730-1.
Các biện pháp thiết kế khác
Niêm phong mép bằng butyl không phải là phương pháp duy nhất. Các nhà sản xuất đang kết hợp nhiều cách tiếp cận:
Linh kiện cách điện mép: Một linh kiện cách điện có thể được chèn giữa mép tấm laminate và khung nhôm. Điều này kéo dài đường dẫn bề mặt mà không cần tăng cùng mức khoảng cách mép kính. Các công ty bao gồm JinkoSolar đã phát triển các bố cục bằng sáng chế trong lĩnh vực này.
Cấu trúc hộp nối được tối ưu hóa: Các gân cao hơn, vách ngăn bên trong và gân chống phóng điện bề mặt kéo dài đường dẫn bề mặt giữa các đầu cực. Tiêu chuẩn chứng nhận cho 2000V hộp nốies và đầu nối đã được giới thiệu từ năm 2023.
Vật liệu có CTI cao hơn: Nâng cấp vỏ hộp nối và các bộ phận cách điện khác lên nhóm vật liệu tốt hơn có thể tạo ra nhiều biên thiết kế hơn mà không phụ thuộc hoàn toàn vào khoảng cách vật lý.
Một bằng sáng chế của EGing Photovoltaic mô tả khoảng cách phóng điện bề mặt ở mép ít nhất 15 mm. Thiết kế này nhằm cải thiện hiệu suất chịu điện áp của mô-đun và hỗ trợ điện áp hệ thống 2000V cùng với thử nghiệm điện áp xung trên 24kV.
Chi phí là bao nhiêu?
Keo butyl không miễn phí. Nó làm tăng yêu cầu về vật liệu và tạo thêm các điểm kiểm soát quy trình.
Tính toán ở cấp hệ thống vẫn quan trọng hơn. Khoản tiết kiệm BOS được Huasun báo cáo là 0,24 RMB/W, trong khi chi phí vật liệu tăng thêm cho mỗi mô-đun có thể được tính bằng hàng chục nhân dân tệ. Nếu những con số đó đúng ở cấp dự án, khoản tiết kiệm ở cấp hệ thống lớn hơn nhiều so với mức tăng chi phí ở cấp mô-đun.
Đây là logic kinh tế cơ bản hỗ trợ cho việc chuyển đổi sang 2000V.
Ba vấn đề chưa được giải quyết hoàn toàn
Khoảng cách phóng điện bề mặt so với diện tích phát điện hoạt động
Khoảng cách rò điện hoạt động như tiền thuê phải trả bằng diện tích mô-đun. Càng nhiều không gian dành cho cách điện, càng ít không gian còn lại để phát điện.
Huasun 760HV sử dụng keo butyl để thu hồi một phần diện tích đó. Tỷ lệ diện tích tế bào trên mô-đun được báo cáo là 95,8%, với mức tăng 2,1% diện tích phát điện hiệu quả, mức tăng 20W công suất mô-đun và mức tăng 0,66% hiệu suất.
Cuộc cạnh tranh giữa các mô-đun 2000V sẽ phần nào xoay quanh một câu hỏi: ai có thể đạt được cách điện đầy đủ với ít diện tích viền không hoạt động hơn?
Mô-đun đang tiến nhanh hơn thiết bị hỗ trợ
Ngành ngày càng coi các mô-đun 2000V là khả thi về mặt thương mại, nhưng việc nâng cấp biến tần, hộp tổ hợp, công tắc, đầu nối và các thiết bị hệ thống khác vẫn đang được tiến hành.
Tại một diễn đàn hệ sinh thái điện áp cao vào năm 2026, dữ liệu vận hành từ một biến tần Huawei 460kW trong một nhà máy trình diễn đã được sử dụng để cho thấy khả năng chịu điện áp của nó có thể đáp ứng yêu cầu hệ thống.
Các mô-đun hiện đang tiến trước một phần của hệ thống điện hỗ trợ. Đó là tình trạng thực tế của thị trường 2000V.
Chứng nhận đang đi trước bằng chứng thực địa dài hạn
JinkoSolar đã đạt được thứ được mô tả là chứng nhận UL toàn cầu đầu tiên cho mô-đun 2000V vào năm 2024. Vào tháng 9 năm 2025, cơ sở chứng nhận trình diễn thực địa PV 2000V đầu tiên đã được thành lập tại Văn Xương, Hải Nam, và được vận hành bởi Datang Hainan.
Chứng nhận đặt câu hỏi liệu một thiết kế có đáp ứng các yêu cầu phòng thí nghiệm đã định hay không. Thẩm định thực địa đặt câu hỏi liệu thiết kế có thể tồn tại 25 năm ngoài trời hay không.
Câu hỏi thứ hai chỉ mới bắt đầu được trả lời.
Kết luận thực tiễn
Quan điểm chung của ngành là cửa sổ áp dụng chính cho các hệ thống 2000V có thể đến vào khoảng cuối năm 2027 đến năm 2028. Nếu dự báo đó là đúng, đây là giai đoạn lập kế hoạch chứ không phải là thời điểm để chờ đợi.
Ba nhóm nên đặc biệt chú ý.
Đối với kỹ sư mô-đun: Biến số thiết kế đầu tiên trong kỷ nguyên 2000V đang chuyển từ chỉ hiệu suất sang toàn bộ đường dẫn cách điện. Hãy tính khoảng cách rò điện trước khi hoàn thiện bố cục tế bào. Đảo ngược thứ tự đó có thể tạo ra các vấn đề chứng nhận tốn kém sau này.
Đối với kỹ sư quy trình và vật liệu: Việc thi công butyl sẽ trở thành một điểm kiểm soát quy trình mới. Độ đồng đều của lớp phủ, độ bám dính với kính và backsheets, kích thước vật liệu, tính liên tục ở mép và hành vi đóng rắn hoặc liên kết ngang đều có thể ảnh hưởng đến năng suất và độ tin cậy. Những quy trình này nên được kiểm tra trên dây chuyền sản xuất trước khi các sản phẩm 2000V bước vào sản xuất khối lượng lớn.
Đối với kỹ sư chất lượng và chứng nhận: Việc chuyển từ 1500V lên 2000V thay đổi biên độ yêu cầu cho thử nghiệm chịu điện môi, rò ướt, điện trở cách điện và điện áp xung. Hiểu các yêu cầu thử nghiệm 2000V áp dụng có thể trở thành một trong những kỹ năng kỹ thuật giá trị nhất trong hai năm tới.
Điểm cuối cùng rất đơn giản: tế bào quang điện quyết định giới hạn trên của hiệu suất chuyển đổi, nhưng vật liệu viền có thể quyết định giới hạn trên của điện áp hệ thống. Ngành PV đã dành nhiều năm tranh luận về hiệu suất. Trận chiến kỹ thuật lớn tiếp theo sẽ diễn ra trên mặt trận cách điện.
Khảo sát độc giả
Bạn nghĩ khi nào các hệ thống PV 2000V sẽ đạt được mức áp dụng quy mô lớn?
Hãy chia sẻ quan điểm của bạn và cho chúng tôi biết công ty bạn đã tiến xa đến đâu trong phát triển mô-đun 2000V.
Chủ đề: mô-đun 2000V, công nghệ PV, khoảng cách rò điện, keo butyl, HJT, TOPCon, thiết kế mô-đun
Quan điểm của Ooitech
Thách thức sản xuất then chốt sẽ là kiểm soát toàn bộ quy trình cách điện viền, chứ không chỉ đơn thuần thêm keo butyl vào một thiết kế mô-đun hiện có. Vị trí vật liệu, độ chính xác xếp lớp, hành vi ép laminate, dung sai khung, thử nghiệm rò ướt và kiểm tra EL phải hoạt động như một cửa sổ quy trình duy nhất. Một mô-đun 2000V có thể vượt qua thử nghiệm nguyên mẫu và vẫn gặp khó khăn trong sản xuất khối lượng lớn nếu các dung sai đó không được đưa vào dây chuyền ngay từ đầu.
