L'ère des 2000V arrive : vos modules solaires sont-ils
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Réponse rapide : L'industrie photovoltaïque s'oriente vers des tensions système de 2000 V, contre les 1500 V qui sont la norme aujourd'hui et les niveaux de 1000 V et 600 V qui les ont précédés. Le changement provient du côté système, où une tension continue plus élevée permet à une seule chaîne de transporter plus de modules et réduit le nombre d'onduleurs, de boîtiers de raccordement et de câbles pour une même capacité installée — c'est pourquoi le sujet progresse rapidement dans la planification à l'échelle des services publics. Pour les fabricants de modules et de cellules, la conséquence est une exigence de test plutôt qu'un changement de conception : les tests d'isolation, de hipot et de fuite à l'état humide doivent tous être spécifiés à la classe de tension supérieure, et l'espacement interne du module ainsi que la rigidité diélectrique de l'encapsulant deviennent des facteurs limitants. Les fabricants disposant d'une capacité de l'ordre de 5 GW sont déjà invités à établir des devis selon la norme de tension supérieure lors de salons tels que SNEC 2026.
Fabrication de modules PV · par Jerry, Ooitech
L'ère du 2000V arrive : vos modules et cellules solaires sont-ils prêts ?
Récemment, la question que le fabricant de modules Lao Li entend le plus souvent est simple : « Quand vos modules 2000V seront-ils prêts ? »
Il n'a pas encore de réponse claire.
L'efficacité des cellules n'est pas le vrai problème. Les principaux TOPCon fabricants poussent déjà l'efficacité de la production de masse vers 27 %, Zhonghuan New Energy rapportant 27,2 %. À SNEC 2026, les entreprises leaders ont également présenté des chiffres d'efficacité des modules supérieurs au seuil de 27 %.
Ce qui le tient éveillé est quelque chose de moins visible : les quelques dizaines de millimètres de chemin d'isolation entre les cellules solaires et le cadre en aluminium sont-ils suffisants pour un système 2000V ?
Cette préoccupation n'est pas limitée à un seul fabricant. En mars 2026, le module HJT 2000V de Huasun a reçu la certification du TÜV SÜD. Plus tôt, JinkoSolar et Trina Solar avaient déjà obtenu la certification UL pour les modules 2000V. Le développement des modules progresse rapidement, mais les détails techniques derrière cette transition de tension ne sont pas encore largement compris.
Cet article se concentre sur l'une des dimensions les plus importantes et souvent négligées de la conception des modules 2000V : la distance d'isolement.
Pourquoi passer au 2000V ?
L'histoire des augmentations de tension des systèmes photovoltaïques est aussi une histoire de réduction des câbles, des fondations, des structures de montage et des besoins en terrain :
600V → 1000V → 1500V → 2000V
Une tension système plus élevée permet de connecter plus de modules dans une seule chaîne. Passer de 1500V à 2000V représente une augmentation de tension de 33 % car 2000 ÷ 1500 = 1,333. En théorie, le nombre de modules dans chaque chaîne peut augmenter dans une proportion similaire.
Des chaînes plus longues peuvent réduire la quantité de câblage DC, de quincaillerie de montage, de fondations et de terrain nécessaires pour un projet solaire à grande échelle.
S&P Global a prévu que l'offre mondiale de produits 2000V pourrait passer de moins de 5 GW en 2026 à 380 GW en 2030. D'ici la fin de 2030, les produits 2000V devraient représenter 77 % du marché mondial des projets à grande échelle.
Huasun a calculé l'économie d'un projet PV offshore à Jimo, dans le Shandong. Par rapport à une solution TOPCon 1500V, sa solution HJT 2000V a permis de réduire les coûts du système hors module d'environ 0,24 RMB/W. Pour une centrale de 1 GW, cela représente environ 240 millions de RMB d'économies potentielles. Le TRI du projet a été estimé en hausse de 0,35 point de pourcentage.
Mais le 2000V ne vient pas sans risque supplémentaire. Selon les définitions UL, le 2000V DC est déjà considéré comme haute tension. Le système présente des risques accrus de claquage diélectrique, de courant de fuite, d'arc électrique, de choc électrique et d'incendie.
Chaque économie réalisée au niveau du système doit être soutenue par une isolation renforcée au niveau du module.
La question centrale
La question discutée ici est simple : à 2000V, comment le chemin d'isolation entre les parties actives internes et les parties conductrices accessibles peut-il rester suffisant, et comment les fabricants peuvent-ils y parvenir sans sacrifier trop de surface active ?
Ce que signifie réellement la distance de ligne de fuite
Deux distances : l'une gère les transitoires, l'autre doit durer des décennies
Deux distances différentes sont utilisées dans la conception de la sécurité des modules, et elles sont souvent confondues.
La distance d'isolement dans l'air est la distance la plus courte dans l'air entre deux parties conductrices. Elle protège contre les événements de courte durée tels que les impulsions de foudre et les surtensions électriques. Après une décharge brève, l'air peut retrouver ses propriétés isolantes.
La distance de ligne de fuite est le chemin le plus court entre deux parties conductrices mesuré le long de la surface d'un matériau isolant. Elle protège contre le cheminement superficiel. La poussière absorbe l'humidité, le courant de fuite crée de la chaleur, la surface commence à se carboniser, et un chemin conducteur permanent peut se former. Contrairement à l'air après une décharge brève, la surface isolante endommagée ne se rétablit pas.
Une comparaison courante dans l'industrie utilise deux fourmis. La distance d'isolement dans l'air est le trajet emprunté par une fourmi ailée, volant directement dans l'air. La distance de ligne de fuite est le trajet emprunté par une fourmi sans ailes, rampant le long de la surface. Comme tous les chemins de décharge ne peuvent pas passer par l'air, la distance de ligne de fuite requise est normalement plus longue que la distance d'isolement dans l'air.
Le cheminement électrique : un problème chronique pour les modules extérieurs
La distance de ligne de fuite vise principalement à prévenir le cheminement électrique. La chaîne de défaillance ressemble à ceci :
La poussière et l'humidité s'accumulent sur la surface → un film électrolytique se forme → le courant de fuite sous tension de service génère de la chaleur Joule → l'humidité s'évapore et la surface se carbonise → un chemin conducteur invisible se développe → l'isolation échoue définitivement → un court-circuit ou un incendie devient possible
Les modules extérieurs sont particulièrement exposés. La poussière, le brouillard salin, la condensation et les fientes d'oiseaux peuvent tous contribuer à la formation d'un film électrolytique.
C'est aussi pourquoi les barrières contre l'humidité font partie de la discussion sur la distance d'isolement. L'humidité accélère le cheminement en surface. Bloquer l'humidité élimine l'un des principaux ingrédients nécessaires à la réaction.
CTI : La résistance naturelle d'un matériau au cheminement
Les matériaux isolants diffèrent considérablement dans leur résistance au cheminement. Les normes classent cette performance en utilisant CTI, ou indice de résistance au cheminement.
Le CTI représente la tension la plus élevée à laquelle une surface de matériau peut résister à 50 gouttes d'une solution électrolytique sans développer de défaillance par cheminement. Un CTI plus élevé signifie une meilleure résistance au cheminement et peut permettre une distance d'isolement plus courte.
| Groupe de matériaux | Plage de CTI |
|---|---|
| Groupe I | CTI ≥ 600V |
| Groupe II | 400V ≤ CTI < 600V |
| Groupe IIIa | 175V ≤ CTI < 400V |
| Groupe IIIb | 100V ≤ CTI < 175V |
Les conceptions de modules solaires commencent généralement avec des hypothèses de degré de pollution 2 et de groupe de matériaux IIIa, puis déterminent la distance nécessaire en fonction de la tension du système et de la norme applicable.
Lorsque le CTI d'un matériau est plus faible, une distance plus longue est nécessaire pour compenser. C'est la première règle stricte de la conception de la distance d'isolement.
Quatre zones principales de distance d'isolement à l'intérieur d'un module solaire
| Zone de distance d'isolement | Caractéristiques de conception |
|---|---|
| Cellule solaire au cadre en aluminium | Le chemin longe la surface d'encapsulation. C'est généralement le chemin le plus long et le plus étroitement examiné, ce qui en fait la cible principale pour l'optimisation de la conception. |
| Cellule à cellule ou chaîne à chaîne | La distance de référence est relativement petite. Pour un système de 1kV, la valeur théorique est d'environ 1,71 mm. |
| Barre omnibus ou fil de connexion jusqu'au bord du module | Les exigences devenaient déjà plus strictes à l'ère du 1500V. Une conception en 2000V exerce encore plus de pression sur ce domaine. |
| Bornes du boîtier de jonction et surface entre les bornes et le boîtier | Pour un système de 1kV, la valeur de référence théorique est d'environ 14,3 mm. La structure et les matériaux du boîtier de jonction deviennent critiques à mesure que la tension augmente. |
La distance n'augmente pas linéairement avec la tension
Il y a ici une réalité d'ingénierie inconfortable. Une conception en 1500V est déjà proche de la limite supérieure des tableaux de la norme IEC 60664-1 et nécessite souvent une interpolation. Une conception en 2000V dépasse la plage conventionnelle des tableaux, de sorte que les exigences de certification dépendent d'interprétations supplémentaires et d'extrapolations de la norme.
Début 2024, UL a publié des exigences pour certifier les modules 2000V selon UL 61730. L'un des objectifs de cette décision était de définir comment ces conceptions à tension plus élevée devraient être évaluées.
À 1500V, la distance d'isolement côté onduleur peut déjà atteindre environ 12,5 à 16 mm après interpolation. Les pièces internes du module sont encapsulées dans des matériaux isolants, donc leurs distances théoriques peuvent être plus petites. Néanmoins, augmenter la tension du système de 1500V à 2000V ne signifie pas que la distance requise augmente seulement de 33%.
La concentration du champ électrique et le risque de cheminement deviennent plus sévères à tension plus élevée. Le défi d'isolation peut donc augmenter plus rapidement que le rapport de tension nominale.
Traduit en langage de ligne de production, le problème est clair. Si la distance entre les cellules et le cadre est trop courte, le module peut échouer à la certification 2000V. Si la distance est trop augmentée, moins de cellules peuvent être placées dans la zone disponible ou la zone active diminue, réduisant la puissance du module.
C'est le véritable problème de conception que les ingénieurs de modules doivent résoudre à l'ère du 2000V.
Comment les modules 2000V sont construits
L'approche utilisée dans le module 760HV de Huasun mérite d'être examinée :
Sa technologie de scellement des bords en butyle offre des performances d'isolation très élevées tout en réduisant considérablement l'exigence de distance d'isolement, permettant à un module au format standard de supporter une tension système de 2000V.
En termes simples, les conceptions conventionnelles utilisent plus de distance pour gagner en sécurité. Cette approche utilise de meilleurs matériaux pour récupérer une partie de cette distance.
Pourquoi le mastic butyle fonctionne
Le mastic butyle est principalement à base de caoutchouc butyle, ou IIR, et de polyisobutylène, ou PIB. Il remplit trois fonctions importantes :
Isolation électrique : Les matériaux butyle ont une résistivité volumique élevée. La bande d'étanchéité de bord peut également servir de barrière isolante.
Protection contre l'humidité : Les mastics butyle ont des taux de transmission de vapeur d'eau très faibles par rapport aux matériaux d'encapsulation conventionnels EVA ou POE. Bloquer l'humidité au bord aide à éliminer un déclencheur majeur du cheminement électrique.
Résistance environnementale : Les mastics butyle peuvent offrir une résistance au brouillard salin, à l'ammoniac et aux vibrations. Ces propriétés sont particulièrement importantes pour les projets offshore, les environnements côtiers, les fermes et les sites de l'industrie chimique.
Un seul matériau résout deux problèmes à la fois. Il aide à raccourcir le chemin d'isolation physique requis par la conception et réduit l'entrée d'humidité qui peut favoriser le cheminement en surface.
C'est aussi pourquoi le produit butyle de First Applied Material a reçu ce qui a été décrit comme la première certification TÜV selon la norme IEC 62788-5-1 pour les matériaux d'étanchéité de bord de modules photovoltaïques. Le côté matériaux de l'industrie se prépare déjà à un déploiement plus large en 2000V.
Huasun utilise l'étanchéité de bord au butyle sur toute sa gamme de modules HJT. Ses modules auraient réussi un test de tension de choc de 42,3 kV, au-dessus de l'exigence de 34 kV référencée dans l'édition 2023 de la norme IEC 61730-1.
Autres mesures de conception
L'étanchéité de bord au butyle n'est pas la seule méthode. Les fabricants combinent plusieurs approches :
Composants d'isolation de bord : Un composant isolant peut être inséré entre le bord du laminé et le cadre en aluminium. Cela prolonge le chemin de surface sans nécessiter la même augmentation de l'espacement du bord du verre. Des entreprises comme JinkoSolar ont développé des agencements de brevets dans ce domaine.
Structures de boîtes de jonction optimisées : Des nervures plus hautes, des cloisons internes et des nervures de ligne de fuite allongent le chemin de surface entre les bornes. Les normes de certification pour les boîte de jonctiones et connecteurs 2000 V étaient déjà introduites en 2023.
Matériaux à indice CTI plus élevé : Passer à un meilleur groupe de matériaux pour les boîtiers de boîtes de jonction et autres pièces isolantes peut créer plus de marge de conception sans dépendre entièrement de la distance physique.
Un brevet d'EGing Photovoltaic décrit une distance de cheminement d'au moins 15 mm. La conception vise à améliorer la tenue en tension des modules et à supporter une tension système de 2000V ainsi qu'un test de tenue aux impulsions supérieur à 24kV.
Combien cela coûte-t-il ?
Le mastic butyle n'est pas gratuit. Il ajoute des exigences en matériaux et introduit des points de contrôle de processus supplémentaires.
Le calcul au niveau du système reste plus important. Les économies BOS rapportées par Huasun étaient de 0,24 RMB/W, tandis que le coût matériel supplémentaire par module peut se mesurer en dizaines de yuans. Si ces chiffres se confirment au niveau du projet, les économies au niveau du système sont bien supérieures à l'augmentation du coût au niveau du module.
C'est la logique économique de base qui soutient la transition vers le 2000V.
Trois problèmes qui ne sont pas entièrement résolus
Distance de cheminement versus surface active de production d'énergie
La distance de cheminement fonctionne comme un loyer payé en surface de module. Plus l'espace réservé à l'isolation est grand, moins il reste d'espace pour la production d'énergie.
Le Huasun 760HV utilise du mastic butyle pour récupérer une partie de cette surface. Son rapport surface cellule/module est annoncé à 95,8 %, avec une augmentation de 2,1 % de la surface effective de production d'énergie, une augmentation de 20W de la puissance du module et une augmentation de 0,66 % de l'efficacité.
La concurrence entre les modules 2000V se résumera en partie à une question : qui peut obtenir une isolation adéquate avec moins de surface de bord inactive ?
Les modules avancent plus vite que les équipements de support
L'industrie considère de plus en plus les modules 2000V comme commercialement viables, mais les mises à niveau des onduleurs, des boîtes de jonction, des interrupteurs, des connecteurs et d'autres équipements système sont encore en cours.
Lors d'un forum sur l'écosystème haute tension en 2026, les données d'exploitation d'un onduleur Huawei de 460kW dans une centrale de démonstration ont été utilisées pour montrer que sa tenue en tension pouvait répondre aux exigences du système.
Les modules avancent actuellement plus vite que certaines parties du système électrique de support. C'est l'état réel du marché du 2000V.
La certification est en avance sur les preuves de terrain à long terme
JinkoSolar a obtenu ce qui a été décrit comme le premier certificat UL mondial pour un module 2000V en 2024. En septembre 2025, la première base de certification de démonstration sur le terrain pour le photovoltaïque 2000V a été établie à Wenchang, Hainan, et exploitée par Datang Hainan.
La certification vérifie si une conception répond aux exigences définies en laboratoire. La validation sur le terrain vérifie si la conception peut survivre 25 ans en extérieur.
La deuxième question ne fait que commencer à trouver une réponse.
Conclusions pratiques
Un point de vue courant dans l'industrie est que la principale fenêtre d'adoption des systèmes 2000V pourrait arriver entre fin 2027 et 2028. Si ces prévisions sont correctes, c'est la période de planification plutôt que le moment d'attendre.
Trois groupes doivent y prêter une attention particulière.
Pour les ingénieurs modules : La première variable de conception à l'ère du 2000V passe de la seule efficacité au chemin d'isolation complet. Calculez la distance de fuite avant de finaliser la disposition des cellules. Inverser cet ordre peut créer des problèmes de certification coûteux plus tard.
Pour les ingénieurs procédés et matériaux : L'application de butyle deviendra un nouveau point de contrôle des processus. L'uniformité du revêtement, l'adhérence au verre et aux feuille arrières, les dimensions des matériaux, la continuité des bords et le comportement de durcissement ou de réticulation peuvent tous affecter le rendement et la fiabilité. Ces processus doivent être testés sur la ligne de production avant que les produits 2000 V n'entrent en fabrication à grande échelle.
Pour les ingénieurs qualité et certification : Passer de 1500V à 2000V modifie la marge requise pour les tests de tenue diélectrique, de fuite humide, de résistance d'isolation et de tension de choc. Comprendre les exigences de test 2000V applicables pourrait devenir l'une des compétences techniques les plus précieuses au cours des deux prochaines années.
Le point final est simple : les cellules solaires déterminent la limite supérieure de l'efficacité de conversion, mais les matériaux de bord peuvent déterminer la limite supérieure de la tension du système. L'industrie photovoltaïque a passé des années à débattre de l'efficacité. La prochaine grande bataille d'ingénierie se jouera sur l'isolation.
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Sujets : Modules 2000V, technologie photovoltaïque, distance de fuite, mastic butyle, HJT, TOPCon, conception de modules
Point de vue d'Ooitech
Le principal défi de production sera de contrôler l'ensemble du processus d'isolation des bords, et non pas simplement d'ajouter du mastic butyle à une conception de module existante. Le placement des matériaux, la précision de l'empilement, le comportement de stratification, les tolérances de cadrage, les tests de fuite humide et l'inspection EL doivent fonctionner comme une seule fenêtre de processus. Un module 2000V peut réussir un test de prototype et rencontrer des difficultés en production en volume si ces tolérances ne sont pas intégrées à la ligne dès le départ.
