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産業用太陽電池の出力が低下するPID現象とは?

産業用太陽電池の出力が低下するPID現象とは?

 

日本よりも早く10年程前からメガソーラーの導入が始まったヨーロッパで、ここ2〜3年で太陽電池の
出力が低下する「PID現象」が相次いで発生しているそうです。

 

PID現象とは、高温多湿の環境で高電圧が流れるとモジュール回路内に電流漏れが発生し、出力が
落ちる現象で、太陽電池の表面の強化ガラス、セル、バックシート、アルミフレーム等の相互作用に
よって起こる現象です。
(太陽電池表面のガラス内のナトリウムがイオン化するのが原因とみられています。)

 

実際に試験を行ってPIDが発生しないか確認するしかありません。

 

このPID現象についてドイツの研究機関で行った調査で、世界市場で販売される主要な太陽電池
モジュール13社の製品を試験した結果、9社の製品にPID現象の発生が認められ、PID現象が発生
せず出力低下がなかったのは4社のみだったそうです。

 

シャープや京セラ、QセルズはOKとのこと。 パナソニックはPIDについて第三者試験でOKをもらっています。
パナソニックのHIT太陽電池はセル最表面(両面)が透明導電膜であり、絶縁層を用いていないことから、
PIDは起こり得ない構造となっており、これまで全ての市場において、PID発生事例の報告はありません。

 

このPIDに対する耐性試験の統一された試験規格は設定されておらず、各メーカーは独自条件で
試験を行っているのが現状です。

 

PID現象のメカニズムと評価試験について詳しくはココ
http://www.chemitox.co.jp/pdf_PV/no_06.pdf

 

この結果の一番びっくりするところは、PID現象が発生せず合格したのが、わずか4社であったことと、
PID現象が発生した太陽電池では、出力の低下が平均で56%、最大で90%も低下するモジュールが
あったというところです。90%も出力が低下した太陽電池なんて、まったく使い物にならないでしょう。

 

売電収入を見込み、太陽光発電事業に参入したのは良いが、PID現象によって発電量が低下し
てほとんど売電できないとなると、事業計画が狂ってきてしまいます。
(PID現象が大きく取り上げられてから現在では、出力保証をうたうパネルがほとんどになりましたが・・)

 

 

PID現象は産業用太陽電池の特有の問題

 

通常、太陽光電池モジュール1枚の出力はDC30V〜50V程度です。このモジュールを数枚直列に
接続して、1ストリングと呼ばれる1系統を構成します。なので、1ストリングに発生する電圧は、出力
50Vの太陽電池が6枚なら300V、出力30Vの太陽電池が13枚なら390Vとなります。

 

家庭用のパワコンの場合、入力運転電圧の範囲はDC70〜380V程度になっとています。
ところが、これが産業用のパワコンになると、入力運転電圧の範囲がDC100V〜DC600Vや、
DC180〜440Vになったりします。

 

産業用になると、パワコンの入力運転電圧の範囲が上がり、1ストリングの枚数が多くなり、設置され
た太陽電池の外側フレームと太陽電池セル回路の間の電位差が大きくなるということです。
これが、PID現象は、高電圧下で使われる産業用太陽電池の特有の問題とされる理由です。

 

PID現象が相次いで発生している欧州では、この電圧が1,000V級のもので多発しているそうです。
日本では、前述の通りDC600V程度で、欧州の1000Vに比べたら電圧が低いので大丈夫なのでは?と
思いがちですが、高温多湿の日本では600Vでも十分起こりうると考えるべきです。
日本では、低圧の範囲が直流にあっては750V以下、交流にあっては、600V以下のものと定められて
いるので入力600Vが主流ですが、逆に海外では1000Vの入力電圧をもつパワコンが主流です。

 

太陽光発電所を1000V仕様にすれば、パワコンの電力変換効率は向上し、定格出力も上がります。また
太陽電池パネルも直列に多くつないだ方が使用する電線の量が少なくなり、建設コスト的にも有利です。
このように入力電圧を高くするほうが経済的メリットが大きいのですが、上記のPIDリスクも気になります。

 

 

 

中国製太陽電池パネルのリスク

 

住宅用の太陽電池パネルには日本製のものが多く使われていますが、産業用の太陽電池パネル
には、中国製のパネルが多く使用されています。理由は非常に低価格であるということです。

 

しかし、中国製のソーラーパネルは低価格な反面、経年劣化が激しく、10年後には出力が50%
くらいに低下するのではないかとも懸念されています。価格重視で、低品質な太陽電池を導入
した場合は、将来大きな問題になる可能性があります。

 

全量買い取りが始まってまだ1年が経っていない日本では、実際に大きな問題は発生していませんが、
ヨーロッパのように7〜8年経ってから出力低下の問題が出てくるかも知れません。

 

中国製の物に比べ、日本製のものは、経年劣化が圧倒的に少ないことが実験でも実証されています。
安易に値段だけで、太陽電池パネルのメーカーを選択することにリスクがあることを知っておくべきでしょう。

 

モジュールの出力保証を25年つけている太陽電池メーカーもたくさんありますから、そういう出力保証の
あるメーカーを選ぶことも考えた方がいいですね。

 

 

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