太陽光発電のPID現象とは？原因・影響・対策を徹底解説！

太陽光発電システムを導入してしばらく経つと、発電量が予想以上に低下している…

そんなトラブルの原因の一つとして考えられるのが「PID（電位誘導劣化）」です。

PIDは、モジュールが高電圧にさらされることで発生する劣化現象で、発電量が大幅に減少する原因になります。本記事では、PIDの仕組み・原因・影響・対策について詳しく解説します！

1. PID（電位誘導劣化）とは？

PID（Potential Induced Degradation：電位誘導劣化）とは、太陽光発電モジュールが高電圧の影響を受けることで、性能が低下する現象です。

通常、太陽光発電システムでは、モジュールを直列に接続することで数百ボルト〜1,500Vの高電圧が発生します。このとき、モジュール内部の電位差により電子が移動し、セルの特性が劣化することがあります。これがPIDです。

PIDが発生するとどうなる？

PIDが発生すると、以下のような影響が出ます。

• 発電量が低下する（最大50%以上の低下も）

• 開放電圧（Voc）が低下する

• I-Vカーブ（電流-電圧特性）が変化する

• ホットスポットが発生する

放置すると、システム全体の発電効率が悪化し、経済的損失につながるため、早めの対策が必要です。

2. PIDが発生する原因

PIDが発生する主な原因は、次の4つです。

① 高電圧環境

太陽光発電システムでは、高電圧（DC 600V〜1,500V）でモジュールが運用されます。特に直列接続が多いシステムでは、負極側のモジュールにPIDが発生しやすくなります。

② モジュールの封止材やガラスの特性

モジュールの封止材（EVA）やガラスの絶縁性能が低いと、リーク電流が発生しやすくなり、PIDのリスクが高まります。特に、ナトリウムイオン（Na+）が含まれるガラスは、電位差の影響でセルにダメージを与えることがあります。

③ 温度・湿度が高い環境

PIDは、高温・高湿環境で発生しやすくなります。特に、湿気の多い地域や、夏場の高温環境では、PIDの進行が早まる傾向があります。

④ 接地方法（アースの影響）

太陽光発電システムの接地方法によっても、PIDのリスクが変わります。

特に、負極を接地するシステムでは、負電位を持つモジュールでPIDが発生しやすくなります。

3. PIDの診断方法

PIDは、以下の方法で診断できます。

✅ ① 開放電圧（Voc）の測定

• PIDが進行すると、モジュールの開放電圧（Voc）が低下する。

• 例えば、正常時に40Vのモジュールが、PIDの影響で30V以下に低下することがある。

✅ ② I-Vカーブ測定

• PIDが発生すると、I-Vカーブの最大出力点（Pmpp）が大幅に低下する。

• 直列接続の一部に異常がある場合、カーブの形が通常と異なる。

✅ ③ サーモグラフィー検査

• PIDが進行すると、モジュールの表面温度が不均一になり、ホットスポットが発生する。

• サーモグラフィーカメラを使って温度分布を確認することで、PIDの兆候を発見できる。

4. PIDの対策方法

PIDの発生を防ぐために、以下の対策を検討しましょう。

① PID耐性のあるモジュールを使用する

• PIDフリー（PID耐性）と認定されたモジュールを使用すると、劣化リスクを軽減できる。

• 耐PIDガラスや、PID耐性のある封止材を使用した製品を選ぶ。

② 負極接地の見直し

• 負極接地を見直し、PIDが発生しにくい設計にする。

• 特に、負極側にPIDが集中しやすいため、システム設計時に注意する。

③ PID回復装置（リカバリーデバイス）の導入

• 夜間に逆電圧をかけることで、PIDを回復させる装置がある。

• 既存のシステムに後付けできるため、PIDが発生した場合の有効な対策。

④ 温度・湿度管理

• 高温・高湿環境ではPIDが進行しやすいため、適切な換気や冷却を行う。

5. まとめ

PID（電位誘導劣化）は、高電圧によるリーク電流が原因で発生する太陽光モジュールの劣化です。

✅ 発生すると発電量が大幅に低下し、経済的損失につながる

✅ 開放電圧（Voc）の低下やI-Vカーブの変化で診断できる

✅ PID耐性モジュールの使用、接地方法の見直し、リカバリーデバイスの導入で対策可能

太陽光発電システムの長寿命化のために、定期的な点検と早期の対策を実施しましょう！

太陽光発電設備について不安がある方は、お気軽にお問い合わせください！最適な点検・メンテナンス方法をご提案いたします。