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La era de 2000V se acerca: ¿están sus módulos solares
Índice
Respuesta rápida: La industria fotovoltaica avanza hacia tensiones de sistema de 2000 V, por encima de los 1500 V que son el estándar actual y de los niveles de 1000 V y 600 V anteriores. El cambio se origina en el lado del sistema, donde una mayor tensión de CC permite que una sola cadena transporte más módulos y reduce el número de inversores, combinadores y tendidos de cables para la misma capacidad instalada, razón por la cual el tema avanza rápidamente en la planificación a escala de servicios públicos. Para los fabricantes de módulos y celdas, la consecuencia es un requisito de prueba más que un cambio de diseño: las pruebas de aislamiento, hipot y fuga en húmedo deben especificarse en la clase de tensión superior, y el espaciado interno del módulo y la rigidez dieléctrica del encapsulante se convierten en factores limitantes. A los fabricantes con capacidad en la clase de 5 GW ya se les solicita cotizar conforme al estándar de tensión superior en escenarios de exhibición como SNEC 2026.
Fabricación de módulos fotovoltaicos · por Jerry, Ooitech
¡Llega la era de 2000V! ¿Están listos sus módulos y celdas solares?
Recientemente, la pregunta que más escucha el fabricante de módulos Lao Li es simple: "¿Cuándo estarán listos sus módulos de 2000V?"
Todavía no tiene una respuesta clara.
La eficiencia de las celdas no es el verdadero problema. Los principales TOPCon fabricantes ya están impulsando la eficiencia de producción en masa hacia el 27%, y Zhonghuan New Energy reporta un 27,2%. En SNEC 2026, las empresas líderes también presentaron cifras de eficiencia de módulos por encima del umbral del 27%.
Lo que le quita el sueño es algo menos visible: ¿son suficientes las pocas docenas de milímetros de trayectoria de aislamiento entre las celdas solares y el marco de aluminio para un sistema de 2000V?
Esta preocupación no se limita a un solo fabricante. En marzo de 2026, el módulo HJT de 2000V de Huasun recibió la certificación de TÜV SÜD. Anteriormente, JinkoSolar y Trina Solar ya habían obtenido la certificación UL para módulos de 2000V. El desarrollo de módulos avanza rápidamente, pero los detalles técnicos detrás de esta transición de tensión aún no se comprenden ampliamente.
Este artículo se centra en una de las dimensiones más importantes y fácilmente pasadas por alto del diseño de módulos de 2000V: la distancia de fuga.
¿Por qué pasar a 2000V?
La historia de las actualizaciones de tensión de los sistemas fotovoltaicos es también una historia de reducción de cables, cimentaciones, estructuras de montaje y requisitos de terreno:
600V → 1000V → 1500V → 2000V
Una mayor tensión de sistema permite conectar más módulos en una sola cadena. Pasar de 1500V a 2000V representa un aumento de tensión del 33% porque 2000 ÷ 1500 = 1,333. En teoría, el número de módulos en cada cadena puede aumentar en una proporción similar.
Las cadenas más largas pueden reducir la cantidad de cableado de CC, herrajes de montaje, cimentaciones y terreno necesarios para un proyecto solar a escala de servicios públicos.
S&P Global ha pronosticado que el suministro mundial de productos de 2000V podría aumentar de menos de 5 GW en 2026 a 380 GW en 2030. Para finales de 2030, se espera que los productos de 2000V representen el 77% del mercado global de proyectos a escala de servicios públicos.
Huasun calculó la economía para un proyecto fotovoltaico marino en Jimo, Shandong. En comparación con una solución TOPCon de 1500V, se informó que su solución HJT de 2000V reduce los costos del sistema de balance en aproximadamente RMB 0,24/W. Para una central eléctrica de 1 GW, eso representa aproximadamente RMB 240 millones en ahorros potenciales. Se estimó que la TIR del proyecto aumentaría en 0,35 puntos porcentuales.
Pero 2000V no está exento de riesgos adicionales. Según las definiciones de UL, 2000V CC ya se considera alta tensión. El sistema enfrenta mayores riesgos de ruptura dieléctrica, corriente de fuga, arco eléctrico, descarga eléctrica e incendio.
Cada cantidad ahorrada a nivel del sistema debe respaldarse con un aislamiento más fuerte a nivel del módulo.
La cuestión central
La cuestión que se analiza aquí es sencilla: a 2000V, ¿cómo puede mantenerse suficiente la trayectoria de aislamiento entre las partes activas internas y las partes conductoras accesibles, y cómo pueden los fabricantes lograrlo sin sacrificar demasiada área activa?
Qué significa realmente la distancia de fuga
Dos distancias: una maneja los transitorios, la otra debe durar décadas
En el diseño de seguridad de módulos se utilizan dos distancias diferentes, y a menudo se confunden.
La distancia de aislamiento en el aire es la distancia más corta a través del aire entre dos partes conductoras. Protege contra eventos de corta duración, como impulsos de rayos y sobretensiones eléctricas. Tras una descarga breve, el aire puede recuperar sus propiedades aislantes.
La distancia de fuga es la trayectoria más corta entre dos partes conductoras medida a lo largo de la superficie de un material aislante. Protege contra el seguimiento superficial. El polvo absorbe la humedad, la corriente de fuga genera calor, la superficie comienza a carbonizarse y puede formarse una trayectoria conductora permanente. A diferencia del aire tras una descarga breve, la superficie aislante dañada no se recupera.
Una comparación común en la industria utiliza dos hormigas. La distancia de aislamiento en el aire es la ruta que toma una hormiga con alas, volando directamente por el aire. La distancia de fuga es la ruta que toma una hormiga sin alas, arrastrándose por la superficie. Como no todas las trayectorias de descarga pueden viajar por el aire, la distancia de fuga requerida normalmente es mayor que la distancia de aislamiento en el aire.
El seguimiento eléctrico: un problema crónico para los módulos exteriores
La distancia de fuga está destinada principalmente a prevenir el seguimiento eléctrico. La cadena de fallos es así:
Se acumulan polvo y humedad en la superficie → se forma una película electrolítica → la corriente de fuga bajo la tensión de operación genera calor Joule → la humedad se evapora y la superficie se carboniza → se desarrolla una trayectoria conductora invisible → el aislamiento falla de forma permanente → se vuelve posible un cortocircuito o un incendio
Los módulos exteriores están particularmente expuestos. El polvo, la niebla salina, la condensación y los excrementos de aves pueden contribuir a la formación de una película electrolítica.
Esta es también la razón por la que las barreras contra la humedad forman parte del debate sobre la distancia de fuga. La humedad acelera el seguimiento superficial. Bloquear la humedad elimina uno de los principales ingredientes necesarios para la reacción.
CTI: la resistencia natural de un material al seguimiento
Los materiales aislantes difieren mucho en su resistencia al seguimiento. Las normas clasifican este desempeño utilizando el CTI, o índice comparativo de seguimiento.
El CTI representa el voltaje más alto al que la superficie de un material puede soportar 50 gotas de una solución electrolítica sin desarrollar una falla por tracking. Un CTI más alto significa una mejor resistencia al tracking y puede permitir una distancia de fuga más corta.
| Grupo de material | Rango de CTI |
|---|---|
| Grupo I | CTI ≥ 600V |
| Grupo II | 400V ≤ CTI < 600V |
| Grupo IIIa | 175V ≤ CTI < 400V |
| Grupo IIIb | 100V ≤ CTI < 175V |
Los diseños de módulos solares comúnmente comienzan con suposiciones de grado de contaminación 2 y grupo de material IIIa, y luego determinan la distancia necesaria según el voltaje del sistema y la norma aplicable.
Cuando el CTI de un material es más bajo, se necesita una distancia mayor para compensar. Esta es la primera regla estricta del diseño de distancias de fuga.
Cuatro zonas principales de distancia de fuga dentro de un módulo solar
| Zona de distancia de fuga | Características de diseño |
|---|---|
| De la célula solar al marco de aluminio | El recorrido discurre a lo largo de la superficie de encapsulación. Suele ser el recorrido más largo y el más examinado, lo que lo convierte en el principal objetivo para la optimización del diseño. |
| De célula a célula o de string a string | La distancia de referencia es relativamente pequeña. Para un sistema de 1kV, el valor teórico es de aproximadamente 1,71 mm. |
| De la barra colectora o el cable de conexión al borde del módulo | Los requisitos ya se estaban volviendo más estrictos en la era de 1500V. Un diseño de 2000V ejerce aún más presión sobre esta área. |
| Terminales de la caja de conexiones y superficie de terminal a carcasa | Para un sistema de 1kV, el valor de referencia teórico es de aproximadamente 14,3 mm. La estructura y los materiales de la caja de conexiones se vuelven críticos a medida que aumenta el voltaje. |
La distancia no aumenta linealmente con el voltaje
Aquí existe una incómoda realidad de ingeniería. Un diseño de 1500V ya está cerca del extremo superior de las tablas de la norma IEC 60664-1 y a menudo requiere interpolación. Un diseño de 2000V va más allá del rango convencional de las tablas, por lo que los requisitos de certificación dependen de interpretaciones adicionales de la norma y de extrapolación.
A principios de 2024, UL emitió requisitos para certificar módulos de 2000V conforme a UL 61730. Uno de los propósitos de esa decisión fue definir cómo deben evaluarse estos diseños de mayor voltaje.
A 1500V, la distancia de fuga en el lado del inversor ya puede alcanzar aproximadamente 12,5–16 mm después de la interpolación. Las partes internas del módulo están encapsuladas en materiales aislantes, por lo que sus distancias teóricas pueden ser menores. Aun así, aumentar el voltaje del sistema de 1500V a 2000V no significa que la distancia requerida aumente solo un 33%.
La concentración del campo eléctrico y el riesgo de tracking se vuelven más severos a mayor voltaje. Por lo tanto, el desafío de aislamiento puede aumentar más rápido que la relación de voltaje nominal.
Traducido al lenguaje de la línea de producción, el problema es claro. Si la distancia entre las células y el marco es demasiado corta, el módulo puede fallar la certificación de 2000V. Si la distancia se aumenta demasiado, caben menos células en el área disponible o el área activa disminuye, reduciendo la potencia del módulo.
Ese es el verdadero problema de diseño que los ingenieros de módulos tienen que resolver en la era de 2000V.
Cómo se están construyendo los módulos de 2000V
Vale la pena examinar el enfoque utilizado en el módulo 760HV de Huasun:
Su tecnología de sellado de borde con butilo proporciona un rendimiento de aislamiento muy alto a la vez que reduce significativamente el requisito de distancia de fuga, lo que permite que un módulo de formato estándar soporte un voltaje de sistema de 2000V.
En términos simples, los diseños convencionales utilizan más distancia para ganar seguridad. Este enfoque utiliza mejores materiales para recuperar parte de esa distancia.
Por qué funciona el sellador de butilo
El sellador de butilo se basa principalmente en caucho butílico, o IIR, y poliisobutileno, o PIB. Cumple tres funciones importantes:
Aislamiento eléctrico: Los materiales de butilo tienen una alta resistividad volumétrica. La banda de sellado de borde también puede funcionar como barrera de aislamiento.
Protección contra la humedad: Los selladores de butilo tienen tasas de transmisión de vapor de humedad muy bajas en comparación con los materiales de encapsulación convencionales de EVA o POE. Bloquear la humedad en el borde ayuda a eliminar un desencadenante importante del tracking eléctrico.
Resistencia ambiental: Los selladores de butilo pueden proporcionar resistencia a la niebla salina, el amoníaco y las vibraciones. Estas propiedades son particularmente importantes para proyectos marinos, entornos costeros, granjas y ubicaciones de la industria química.
Un material aborda dos problemas al mismo tiempo. Ayuda a acortar la trayectoria de aislamiento física requerida por el diseño y reduce la entrada de humedad que puede promover el tracking superficial.
Esto también explica por qué el producto de butilo de First Applied Material recibió lo que se describió como la primera certificación TÜV conforme a IEC 62788-5-1 para materiales de sellado de borde de módulos fotovoltaicos. El lado de materiales de la industria ya se está preparando para un despliegue más amplio de 2000V.
Huasun utiliza sellado de borde con butilo en toda su gama de módulos HJT. Según se informa, sus módulos han superado una prueba de voltaje de impulso de 42,3kV, por encima del requisito de 34kV mencionado en la edición de 2023 de IEC 61730-1.
Otras medidas de diseño
El sellado de borde con butilo no es el único método. Los fabricantes están combinando varios enfoques:
Componentes de aislamiento de borde: Se puede insertar un componente aislante entre el borde del laminado y el marco de aluminio. Esto extiende la trayectoria superficial sin requerir el mismo aumento en el espaciado del borde del vidrio. Empresas como JinkoSolar han desarrollado diseños patentados en esta área.
Estructuras de caja de conexiones optimizadas: Las nervaduras más altas, las particiones internas y las nervaduras de distancia de fuga extienden la trayectoria superficial entre los terminales. Las normas de certificación para caja de conexioneses y conectores de 2000V ya se estaban introduciendo en 2023.
Materiales con CTI más alto: Actualizar las carcasas de las cajas de conexiones y otras piezas aislantes a un mejor grupo de material puede crear más margen de diseño sin depender enteramente de la distancia física.
Una patente de EGing Photovoltaic describe una distancia de fuga en el borde de al menos 15 mm. El diseño tiene como objetivo mejorar el rendimiento de tensión soportada del módulo y admitir una tensión de sistema de 2000V junto con pruebas de tensión de impulso superiores a 24kV.
¿Cuánto cuesta?
El sellador de butilo no es gratuito. Añade requisitos de materiales e introduce puntos adicionales de control de procesos.
El cálculo a nivel de sistema sigue siendo más importante. El ahorro de BOS reportado por Huasun fue de RMB 0,24/W, mientras que el coste adicional de material por módulo puede medirse en decenas de yuanes. Si esas cifras se mantienen a nivel de proyecto, los ahorros del sistema son mucho mayores que el aumento de coste a nivel de módulo.
Esta es la lógica económica básica que respalda la transición a 2000V.
Tres problemas que no están completamente resueltos
Distancia de fuga frente a área activa de generación de energía
La distancia de fuga funciona como un alquiler pagado en área del módulo. Cuanto más espacio se reserva para el aislamiento, menos espacio queda disponible para la generación de energía.
El Huasun 760HV utiliza sellador de butilo para recuperar parte de esa área. Su relación de área célula-módulo se reporta en 95,8%, con un aumento del 2,1% en el área efectiva de generación de energía, un aumento de 20W en la potencia del módulo y un aumento del 0,66% en la eficiencia.
La competencia entre módulos de 2000V se reducirá en parte a una pregunta: ¿quién puede lograr un aislamiento adecuado con menos área de borde inactiva?
Los módulos avanzan más rápido que el equipo de soporte
La industria considera cada vez más que los módulos de 2000V son comercialmente viables, pero las actualizaciones de inversores, cajas combinadoras, interruptores, conectores y otros equipos del sistema aún están en curso.
En un foro sobre ecosistemas de alta tensión en 2026, se utilizaron datos operativos de un inversor Huawei de 460kW en una planta de demostración para mostrar que su capacidad de tensión soportada podía cumplir con los requisitos del sistema.
Actualmente, los módulos van por delante de partes del sistema eléctrico de soporte. Ese es el estado real del mercado de 2000V.
La certificación va por delante de la evidencia de campo a largo plazo
JinkoSolar obtuvo lo que se describió como el primer certificado UL global para un módulo de 2000V en 2024. En septiembre de 2025, se estableció la primera base de certificación de demostración de campo fotovoltaica de 2000V en Wenchang, Hainan, operada por Datang Hainan.
La certificación pregunta si un diseño cumple con los requisitos de laboratorio definidos. La validación de campo pregunta si el diseño puede sobrevivir 25 años a la intemperie.
La segunda pregunta apenas comienza a responderse.
Conclusiones prácticas
Una opinión común en la industria es que la principal ventana de adopción para los sistemas de 2000V puede llegar entre finales de 2027 y 2028. Si ese pronóstico es correcto, este es el período de planificación en lugar del momento de esperar.
Tres grupos deberían prestar especial atención.
Para los ingenieros de módulos: La primera variable de diseño en la era de 2000V está pasando de la eficiencia por sí sola a la ruta de aislamiento completa. Calcule la distancia de fuga antes de finalizar el diseño de la célula. Invertir ese orden puede crear costosos problemas de certificación más adelante.
Para los ingenieros de procesos y materiales: La aplicación de butilo se convertirá en un nuevo punto de control de procesos. La uniformidad del recubrimiento, la adherencia al vidrio y backsheets, las dimensiones del material, la continuidad del borde y el comportamiento de curado o reticulación pueden afectar el rendimiento y la fiabilidad. Estos procesos deben probarse en la línea de producción antes de que los productos de 2000V entren en fabricación de alto volumen.
Para los ingenieros de calidad y certificación: Pasar de 1500V a 2000V cambia el margen requerido para las pruebas de tensión dieléctrica soportada, fuga húmeda, resistencia de aislamiento y tensión de impulso. Comprender los requisitos de prueba aplicables de 2000V puede convertirse en una de las habilidades técnicas más valiosas en los próximos dos años.
El punto final es simple: las células solares determinan el límite superior de la eficiencia de conversión, pero los materiales de borde pueden determinar el límite superior de la tensión del sistema. La industria fotovoltaica ha pasado años debatiendo la eficiencia. La próxima gran batalla de ingeniería se librará por el aislamiento.
Encuesta para lectores
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Temas: módulos de 2000V, tecnología fotovoltaica, distancia de fuga, sellador de butilo, HJT, TOPCon, diseño de módulos
Ooitech cree: las uniones de recombinación de nanocristales de In₂O₃ con ingeniería de superficie combinadas con la ingeniería de HSM en volumen/interfaz han llevado los módulos tándem totalmente de perovskita de gran área a una eficiencia certificada del 26,2 %, acercando decisivamente esta tecnología a la comercialización.
El principal desafío de producción será controlar todo el proceso de aislamiento de bordes, no simplemente añadir sellador de butilo a un diseño de módulo existente. La colocación del material, la precisión de apilado, el comportamiento de laminación, las tolerancias de enmarcado, las pruebas de fuga húmeda y la inspección EL deben funcionar como una sola ventana de proceso. Un módulo de 2000V puede pasar una prueba de prototipo y aún así tener dificultades en la producción en volumen si esas tolerancias no se incorporan a la línea desde el principio.
Lecturas adicionales y datos de contexto
Material de referencia público sobre este tema, publicado por las organizaciones que mantienen la hoja de ruta tecnológica y los datos de mercado del sector:
