PID

PID（Potential Induced Degradation）とは、太陽光発電システムにおいてモジュールと接地された金属フレームとの間に生じる高電圧の電位差ストレスにより、漏れ電流が発生して発電性能が大幅に低下する現象のこと。

電圧誘起出力低下現象とも呼ばれる。直列接続数の多い大規模な太陽光発電設備で陰極側のモジュールを中心に発生しやすく、放置すると90％近くの出力低下を招く場合もある。

PIDのメカニズムとセル技術の進展

太陽光発電モジュールを直列接続すると、アレイ全体で大きな直流電圧が発生し、接地されたモジュール外枠（フレーム）との間に高電位差が生じる。この電位差に高温や高湿などの外部ストレスが加わることで、ガラスや封止材を介してナトリウムイオンなどの電荷が移動し、セル内に漏れ電流が生じて発電効率が阻害される。

かつてはセルの局所短絡を伴うシャント型（PID-s）が主たる現象とされていたが、研究の進展により、分極現象による分極型（PID-p）、電極などの腐食を伴う腐食型（PID-c）、受光面層間の剥離を引き起こすデラミネーション型（PID-d）など、複数の機構に体系化されている。

近年は発電効率向上やコスト削減のため、直流側の主流電圧が従来の1000Vから1500Vシステムへと移行しており、電位差ストレスは一層高まっている。また、セル構造が従来のP型からN型（TOPConやヘテロ接合など）へと転換したことで、PIDの現れ方にも変化が生じている。N型TOPConセルはシャント型への耐性が高い一方で、表面パッシベーションの劣化を伴う分極型の影響を受けやすい。さらに、地上反射光を取り込む両面発電モジュールの普及に伴い、表面のみならず裏面受光部における耐性確保が重要視されている。

国際規格の体系化と部材対策

かつては太陽電池メーカー各社が独自に耐性試験結果を公表していたが、現在ではIEC規格に基づく試験方法が確立され、認証取得が標準化している。結晶シリコン系モジュールを対象としたIEC TS 62804-1をはじめ、剥離現象を評価するIEC TS 62804-1-1、薄膜系モジュールを対象とするIEC TS 62804-2など、素子特性に応じた評価基準が整備されている。

モジュール部材においては、セルを保護する封止材の改良が大きく貢献している。従来多用されてきたEVA樹脂に加え、水蒸気透過率が低く体積抵抗率に優れるPOE（ポリオレフィンエラストマー）や、EVAと組み合わせたEPE共押出シートの採用が広がり、高電圧・両面発電環境下での長期信頼性確保に寄与している。

現場での診断技術と修復アプローチ

固定価格買取制度（FIT）の初期に建設された高圧・特別高圧のメガソーラーが稼働後10年を超え、経年劣化したプラントでの発症例が顕在化している。PIDは外観目視での判断が難しいため、O&Mの実務ではストリング単位のIVカーブ測定、EL（エレクトロルミネセンス）発光検査、ドローン赤外線カメラによるサーモグラフィー診断などを組み合わせた早期検知体制の構築が定着している。

発生後の対策としては、発電を停止する夜間に逆方向の電圧をストリングへ印加し、移動したイオンを元の位置へ押し戻して出力を回復させる「PID修復装置（リペアボックス）」の導入が有効な延命策として用いられている。また、トランスレスパワーコンディショナ（PCS）の設計段階で負極側の極端な電位低下を防ぐ仮想接地制御や、PCS内蔵の夜間PID抑制機能を選択するなど、設計・運用の両面から総合的な対策が取られている。

参考

• IEC（国際電気標準会議） ― IEC TS 62804-1:2025 Photovoltaic (PV) modules - Test methods for the detection of potential-induced degradation - Part 1: Crystalline silicon
• 日本規格協会（JSA Webdesk） ― IEC TS 62804-1-1:2020 Photovoltaic (PV) modules - Test methods for the detection of potential-induced degradation - Part 1-1: Crystalline silicon - Delamination
• IEC（国際電気標準会議） ― IEC TS 62804-2:2022 Photovoltaic (PV) modules - Test methods for the detection of potential-induced degradation - Part 2: Thin-film
• 一般財団法人 電気安全環境研究所（JET） ― 太陽電池の試験・認証基準（JETPVm認証および信頼性評価）