PIDを見た。その発症現象、発見方法とは？
海外の高圧発電所での発生が報告されているPID（POTENTIAL INDUCED DEGRADATION）現象が国内で確認されました。そのPIDを再現し発症現象を解明、発見方法を解説します。今後稼働時間の経過とともに増加するであろうPIDへの対応とは？
PIDとは？
PID( POTENTIAL INDUCED DEGRADATION：電圧誘起出力低下と訳されている＊１)とは、設置時には確認できない症状で、発電を続けているとソーラーパネルの出力が大幅に低下する現象です。状況証拠では、原因物質としてガラス成分であるナトリウムが指摘されています＊２。
PID問題は、欧州の太陽光発電所で大騒ぎになったこともあり、本当に、日本のような低圧発電設備で発生するのか、発生しているのか、よくわかりませんでした。また、一部の報道では、「国内ではこれまでメガソーラーでPID劣化が報告されたケースはない。」＊３と書かれていたり、大手のソーラーパネルメーカーの安全宣言が行われたりして、PID問題は日本では有りえないような印象がありました。ところが、国内沿岸部のメガソーラーでPIDを発症したパネルが多量に見つかったのです。
PID現象をEL画像で見る
現物は残念ながら公開できませんので、代わりにアイテスで人工的にPIDを発生させたモジュールのＥＬ画像をお見せします。４セルモジュールの右側２セルのガラス上に銅板を置き、セル―EVA－ガラス―銅板間に１０００Ｖ印加しました。２時間もかければ、右側セルのEL発光が弱くなり始めます。このサンプルでは１０時間印加しましたので、右側の２セルがPIDを発症しています。右上セルは、 EL発光が全く確認できません。右下セルは、 EL発光が弱くなっています。
実際のPID故障パネルでは、同様のEL画像をセル単位で複数確認することができました。
PIDの発症現象と発見方法
PIDが発症した状態を等価回路で表現すると、セル内部のシャント抵抗が極端に小さくなり、回路としては内部でショートしています。そのため、セルが発電しても電力が取り出せませんから出力が低下します。
さて、 PIDを発症したソーラーパネルを、ソラメンテで検出できるでしょうか。もちろん可能です。出力低下が微少なPIDは苦手ですが、明らかに出力低下があるPIDは出来ます。等価回路で説明しましたように、セル内部でショートしています。ですから、PID発症ソーラーパネルを含むストリングを、接続箱からソラメンテZで電圧測定すれば電圧降下を確認できます。
同じく、ソラメンテZで抵抗（インピーダンス）測定しても、抵抗の増加は認められません。つまり、PIDを含む故障ストリングは、正常ストリングに比べて電圧降下があり、抵抗の増加はありません。さらに、ソラメンテiSで、PID発症パネルを特定できます。具体的には、接続箱の開閉器がオープンの状態でも、セルが発電しインターコネクター電極に電流が流れます。これをソラメンテiSで見つければよいのです。
賢明な読者様はお気づきだと思いますが、ここまでの点検方法は、バイパスダイオードショートと同じでした。これらを区別する方法は、バイパスダイオードショートはクラスター単位で全セルが同じ反応をしますが、PIDの場合は、セル単位で発症するので、この違いをソラメンテiSで確認すれば、PIDと判定することができるわけです。
＊１ 化学工業日報 ２０１３年２月１３日号
＊２ ＡＩＳＴ研究成果記事 > 2013年 > 結晶シリコン太陽電池モジュールの出力低下を伴う劣化現象の抑制技術
＊３ 日経テクノロジー ＯＮＬＩＮＥ 2014/03/19 18:46
