2000V時代が到来：あなたの太陽電池モジュールは

簡単な回答： 太陽光発電業界は、現在標準となっている1500 V、それ以前の1000 Vおよび600 Vから、2000 Vのシステム電圧へと移行しつつあります。この変化はシステム側から始まっており、より高いDC電圧により単一のストリングがより多くのモジュールを搭載でき、同じ設置容量に対してインバータ、コンバイナ、ケーブル配線の数を削減できます。そのため、この話題はユーティリティ規模の計画で急速に進展しています。モジュールおよびセルメーカーにとって、その結果は設計変更ではなく試験要件です。絶縁、耐電圧、湿潤漏れ電流試験はすべてより高い電圧クラスで規定する必要があり、モジュールの内部間隔と封止材の絶縁耐力が制限要因となります。5 GWクラスの生産能力を持つメーカーは、SNEC 2026などの展示会の段階で、より高い電圧規格に基づく見積もりをすでに求められています。

PV モジュール製造 · Jerry、Ooitech 著

2000V時代が到来：あなたの太陽電池モジュールとセルは準備できているか？

最近、モジュールメーカーの老李が最も頻繁に耳にする質問は単純です。「あなたの2000Vモジュールはいつ準備できますか？」

彼はまだ明確な答えを持っていません。

セル効率は本当の問題ではありません。大手 TOPCon メーカーはすでに量産効率を27%に向けて押し上げており、中環新能源は27.2%を報告しています。SNEC 2026では、大手企業も27%の閾値を超えるモジュール効率の数値を発表しました。

彼を眠らせないのは、もっと目に見えにくいことです。太陽電池セルとアルミフレームの間にある数十ミリメートルの絶縁経路は、2000Vシステムに十分なのでしょうか？

この懸念は一社だけにとどまりません。2026年3月、Huasunの2000V HJTモジュールはTÜV SÜDの認証を取得しました。それ以前に、JinkoSolarとTrina Solarはすでに2000VモジュールのUL認証を取得していました。モジュール開発は急速に進んでいますが、この電圧移行の背後にある技術的詳細はまだ広く理解されていません。

本記事では、2000Vモジュール設計において最も重要でありながら見落とされやすい側面の一つに焦点を当てます： 沿面距離.

なぜ2000Vへ移行するのか？

PVシステムの電圧アップグレードの歴史は、ケーブル、基礎、架台構造、土地の必要量を削減してきた歴史でもあります：

600V → 1000V → 1500V → 2000V

システム電圧が高くなると、1つのストリングにより多くのモジュールを接続できます。1500Vから2000Vへの移行は33%の電圧増加を意味します。なぜなら2000 ÷ 1500 = 1.333だからです。理論上、各ストリング内のモジュール数は同程度の割合で増やすことができます。

より長いストリングは、実用規模の太陽光プロジェクトに必要なDCケーブル、架台金具、基礎、土地の量を削減できます。

S&P Globalは、2000V製品の世界的供給が2026年の5 GW未満から2030年には380 GWに増加する可能性があると予測しています。2030年末までに、2000V製品は世界の実用規模プロジェクト市場の77%を占めると予想されています。

Huasunは山東省即墨の洋上PVプロジェクトの経済性を計算した。1500V TOPConソリューションと比較して、その2000V HJTソリューションはBOSコストを約RMB 0.24/W削減すると報告された。1 GW発電所の場合、これは約RMB 2億4000万円の潜在的節約に相当する。プロジェクトIRRは0.35パーセントポイント増加すると推定された。

しかし2000Vには追加リスクが伴う。ULの定義では、2000V DCはすでに高電圧と見なされる。システムは絶縁破壊、漏れ電流、アーク、感電、火災のより大きなリスクに直面する。

システムレベルで節約されたすべての金額は、モジュールレベルでのより強力な絶縁によって支えられなければならない。

核心的な問い

ここで議論される問いは単純である：2000Vにおいて、内部の活電部とアクセス可能な導電部の間の絶縁経路をどのように十分に保ち、メーカーはアクティブエリアをあまり犠牲にせずにこれをどのように達成できるか？

沿面距離が実際に意味するもの

二つの距離：一方は過渡現象を処理し、他方は数十年間持続しなければならない

モジュール安全設計では二つの異なる距離が使用され、しばしば混同される。

空間距離 は、二つの導電部間の空気を通る最短距離である。これは雷インパルスや電気サージなどの短時間事象から保護する。短時間の放電後、空気は絶縁特性を回復できる。

沿面距離 は、絶縁材料の表面に沿って測定された二つの導電部間の最短経路である。これは表面トラッキングから保護する。ほこりが湿気を吸収し、漏れ電流が熱を生み、表面が炭化し始め、永久的な導電経路が形成される可能性がある。短時間の放電後の空気とは異なり、損傷した絶縁表面は回復しない。

業界でよく使われる比較では二匹のアリを用いる。空間距離は羽のあるアリが空気中を直接飛んで行く経路である。沿面距離は羽のないアリが表面を這って行く経路である。すべての放電経路が空気中を進めるわけではないため、必要な沿面距離は通常、空間距離よりも長い。

電気トラッキング：屋外モジュールにとっての慢性的な問題

沿面距離は主に電気トラッキングを防ぐことを目的としている。故障の連鎖は次のようになる：

表面にほこりや湿気が付着する → 電解膜が形成される → 動作電圧下での漏れ電流がジュール熱を発生させる → 水分が蒸発し表面が炭化する → 目に見えない導電路が発達する → 絶縁が永久に破壊される → 短絡や火災が発生する可能性がある

屋外モジュールは特に露出している。ほこり、塩霧、結露、鳥のふんはすべて電解膜の形成に寄与する可能性がある。

これが、防湿バリアが沿面距離の議論の一部となる理由でもある。湿気は表面トラッキングを加速させる。湿気を遮断することで、反応に必要な主要な要素の一つが取り除かれる。

CTI：材料が本来持つトラッキング耐性

絶縁材料はトラッキング耐性が大きく異なる。規格ではこの性能を次のように分類している： CTI（比較トラッキング指数）.

CTIは、材料表面が電解液の50滴に耐え、トラッキング故障を生じることなく耐えられる最高電圧を表す。CTIが高いほどトラッキング耐性が優れており、より短い沿面距離を許容できる場合がある。

太陽電池モジュールの設計は、通常、汚染度2および材料グループIIIaの仮定から始まり、その後、システム電圧と適用規格に応じて必要な距離を決定する。

材料のCTIが低い場合、補償するためにより長い距離が必要となる。これが沿面距離設計の最初の厳格なルールである。

太陽電池モジュール内部の4つの主要な沿面距離ゾーン

距離は電圧に比例して増加しない

ここには厄介なエンジニアリング上の現実があります。1500V設計はすでにIEC 60664-1の表の上限付近に近づいており、しばしば補間が必要です。2000V設計は従来の表の範囲を超えるため、認証要件は追加の規格解釈と外挿に依存します。

2024年初頭、ULはUL 61730に基づく2000Vモジュールの認証要件を発行しました。その決定の目的の一つは、これらの高電圧設計をどのように評価すべきかを定義することでした。

1500Vでは、インバータ側の沿面距離は補間後ですでに約12.5～16 mmに達する可能性があります。モジュール内部部品は絶縁材料で封止されているため、理論上の距離はより小さくすることができます。それでも、システム電圧を1500Vから2000Vに上げることは、必要な距離がわずか33%増加することを意味しません。

電界集中とトラッキングリスクは、より高い電圧でより深刻になります。したがって、絶縁の課題は公称電圧比よりも速く増大する可能性があります。

生産ラインの言葉に翻訳すると、問題は明らかです。セルとフレーム間の距離が短すぎると、モジュールは2000V認証に合格できない可能性があります。距離を増やしすぎると、利用可能な面積に収まるセルが減るか、有効面積が減少し、モジュール出力が低下します。

これが、2000V時代にモジュールエンジニアが解決しなければならない真の設計課題です。

2000Vモジュールはどのように作られているか

Huasunの760HVモジュールで採用されているアプローチは検討に値します：

そのブチルエッジシール技術は、非常に高い絶縁性能を提供しながら沿面距離要件を大幅に低減し、標準フォーマットのモジュールで2000Vシステム電圧をサポートできるようにします。

簡単に言えば、従来の設計はより多くの 距離 を使って安全性を得ます。このアプローチはより優れた 材料 を使ってその距離の一部を取り戻します。

ブチルシーラントが機能する理由

ブチルシーラントは主にブチルゴム（IIR）とポリイソブチレン（PIB）をベースとしています。これには3つの重要な機能があります：

• 電気絶縁： ブチル材料は高い体積抵抗率を有します。エッジシーリングストリップは絶縁バリアとしても機能します。

• 防湿： ブチルシーラントは、従来のEVAやPOE封止材と比較して、水蒸気透過率が非常に低いです。エッジでの湿気を遮断することで、電気トラッキングの主要な引き金を除去するのに役立ちます。

• 耐環境性： ブチルシーラントは、塩霧、アンモニア、振動に対する耐性を提供できます。これらの特性は、洋上プロジェクト、沿岸環境、農場、化学工業地域で特に重要です。

1つの材料が同時に2つの問題に対処します。設計で必要な物理的絶縁距離を短縮し、表面トラッキングを促進する可能性のある湿気の侵入を低減するのに役立ちます。

これが、First Applied Materialのブチル製品が、太陽光発電モジュールのエッジシーリング材料としてIEC 62788-5-1に基づく最初のTÜV認証を取得したと説明された理由でもあります。業界の材料側は、より広範な2000V展開にすでに備えています。

Huasunは、HJTモジュールシリーズ全体でブチルエッジシーリングを使用しています。同社のモジュールは、42.3kVのインパルス電圧試験に合格したと報告されており、これはIEC 61730-1の2023年版で参照されている34kVの要件を上回っています。

その他の設計対策

ブチルエッジシーリングは唯一の方法ではありません。メーカーはいくつかのアプローチを組み合わせています：

• エッジ絶縁部品： ラミネートエッジとアルミフレームの間に絶縁部品を挿入できます。これにより、ガラスエッジ間隔を同じだけ増やすことなく表面距離を延長できます。JinkoSolarを含む企業がこの分野で特許レイアウトを開発しています。

• 最適化されたジャンクションボックス構造： より高いリブ、内部パーティション、沿面リブは端子間の表面経路を延長します。2000V ジャンクションボックスesおよびコネクタの認証基準は2023年にすでに導入され始めていました。

• 高CTI材料： ジャンクションボックスハウジングやその他の絶縁部品をより良い材料グループにアップグレードすることで、物理的距離に完全に依存することなく、より多くの設計マージンを作成できます。

EGing Photovoltaicの特許は、少なくとも15 mmのエッジ沿面距離について記載しています。この設計は、モジュールの耐電圧性能を向上させ、2000Vシステム電圧と24kVを超えるインパルス電圧試験をサポートすることを目的としています。

コストはいくらか？

ブチルシーラントは無料ではありません。材料要件が増え、追加の工程管理ポイントが生じます。

システムレベルの計算は依然としてより重要です。Huasunが報告したBOS削減額はRMB 0.24/Wでしたが、モジュールあたりの追加材料コストは数十元で測られる可能性があります。これらの数値がプロジェクトレベルで維持されるなら、システムの削減額はモジュールレベルのコスト増加よりもはるかに大きくなります。

これが2000Vへの移行を支える基本的な経済論理です。

完全には解決されていない3つの問題

沿面距離対有効発電面積

沿面距離は、モジュール面積で支払う家賃のように機能します。絶縁のために確保されるスペースが増えるほど、発電に利用できるスペースは減ります。

Huasun 760HVはブチルシーラントを使用してその面積の一部を取り戻します。そのセル対モジュール面積比は95.8%と報告されており、有効発電面積は2.1%増加し、モジュール出力は20W増加し、効率は0.66%向上しています。

2000Vモジュール間の競争は、部分的には1つの問いに帰着します。それは、より少ない非活性エッジ面積で十分な絶縁を達成できるのは誰か、というものです。

モジュールは支援機器より速く進んでいる

業界は2000Vモジュールを商業的に実現可能とますます見なしていますが、インバーター、コンバイナーボックス、スイッチ、コネクター、その他のシステム機器のアップグレードは依然として進行中です。

2026年の高電圧エコシステムフォーラムで、実証プラントにおけるHuawei 460kWインバーターの運用データが使用され、その耐電圧能力がシステム要件を満たせることを示しました。

モジュールは現在、支援電気システムの一部より先行して進んでいます。これが2000V市場の実態です。

認証は長期現場証拠より先行している

JinkoSolarは2024年に、2000Vモジュールとして世界初と説明されたUL証明書を取得しました。2025年9月には、中国海南省文昌に初の2000V PVフィールド実証認証基地が設立され、Datang Hainanによって運営されています。

認証は、設計が定義された実験室要件を満たしているかどうかを問う。フィールド検証は、その設計が屋外で25年間耐えられるかどうかを問う。

2番目の問いに対する答えは、まだ出始めたばかりである。

実践的な結論

業界で一般的な見方は、2000Vシステムの主な採用期間は2027年後半から2028年の間に到来するかもしれないというものである。もしその予測が正しければ、今は待つ時ではなく計画を立てる時期である。

特に注意を払うべき3つのグループがある。

モジュールエンジニア向け： 2000V時代の最初の設計変数は、効率だけから絶縁経路全体へと移行しつつある。セルレイアウトを確定する前に沿面距離を計算せよ。この順序を逆にすると、後で高くつく認証問題を引き起こす可能性がある。

プロセスおよび材料エンジニア向け： ブチル塗布は新たな工程管理ポイントとなるでしょう。コーティングの均一性、ガラスおよび バックシートsへの密着性、材料寸法、エッジの連続性、硬化または架橋挙動はすべて歩留まりと信頼性に影響を与える可能性があります。これらの工程は、2000V製品が大量生産に入る前に生産ラインでテストされるべきです。

品質および認証エンジニア向け： 1500Vから2000Vへの移行は、誘電耐圧、湿潤漏れ電流、絶縁抵抗、およびインパルス電圧試験に必要なマージンを変える。該当する2000V試験要件を理解することは、今後2年間で最も価値のある技術スキルの一つになるかもしれない。

最後のポイントは単純である。太陽電池は変換効率の上限を決めるが、エッジ材料はシステム電圧の上限を決めるかもしれない。PV業界は長年、効率について議論してきた。次の主要なエンジニアリングの戦いは、絶縁をめぐって戦われるだろう。

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Ooitechの見解

主要な生産上の課題は、既存のモジュール設計にブチルシーラントを単に追加するのではなく、エッジ絶縁プロセス全体を制御することです。材料の配置、積層精度、ラミネーション挙動、フレーミング公差、湿漏れ試験、EL検査が一つのプロセスウィンドウとして機能する必要があります。2000Vモジュールは試作試験に合格しても、これらの公差が当初からラインに組み込まれていなければ、量産で苦戦する可能性があります。