PID絶縁試験器（TOS7210S）は、絶縁抵抗試験器（TOS7200）をベースに太陽電池モジュールのPID（Potential Induced Degradation）現象の評価を正確に効率よく実行できるように設計された試験器です。極性切替機能付きで2000Vまでの出力能力とnA分解能を持った電流計を搭載していますので、PID評価のみならず、高感度測定を必要とする絶縁物の評価試験にもご使用いただけます。外部から呼び出し可能なパネルメモリー、RS232Cインターフェースを標準搭載していますので自動化システムにも柔軟に対応することができます。

PID現象とは

PID現象とは、太陽電池セルとフレーム間に長時間高電圧が印加されると、セルの発電量が著しく低下する現象です。印加される電圧が高い程、また高温・多湿環境である程劣化が進むと考えられています。例えば、結晶シリコン系太陽電池モジュールの出力電圧が数十Vだとしても直列接続する枚数が増えるとストリング内の電位差は非常に高くなります。一方、PCS（パワーコンディショナ）は交流電源として系統システムに接続されますが接地形態はPCSにより異なります。入力側がフローティング（ー極側を接地［アース］に接続できない）で運用されるトランスレス方式も近年では増加しています。この様な場合は、セルと接地（アース）との間に高い電位差が発生します。結晶シリコン系太陽電池モジュールでは、フレーム（接地［アース］）に対して負極電位の高いセルがPID現象を起こしやすい事がわかっています（図1参照）。現在、日本国内では最大システム電圧を600V、ヨーロッパでは1000Vとして太陽電池モジュールを運用していますが、事業用メガソーラーにおいてはストリング数の削減、PCSの総数削減、発電効率向上の観点から最大システム電圧を上げる傾向にあります。

図2は、結晶系シリコン太陽電池モジュールが高電位差に曝された状況を模擬しています。フレームが正極電位、モジュール回路が負極高電位に曝された状況になります。結晶系シリコン太陽電池モジュールのPID現象は、白板強化ガラス内のナトリウムイオンがセル側に移動し、劣化を引き起こしていると考えられています。（薄膜系太陽電池モジュールでもPID現象が確認されていますが、劣化のメカニズムは結晶系シリコン太陽電池モジュールとは異なります。）現在、様々な研究機関によりPID現象の原因究明の実験・研究が進められています。

単セルモジュール作製

テストモジュールは、単セルモジュールとして6インチ多結晶シリコンセルを白板強化ガラス・エチレンビニルアセテート（封止材）・バックシートでラミネートされています。

太陽電池モジュールに使用される部材

• セル基板：6 inch多結晶シリコンセル
• 受光面ガラス：白板強化ガラス
• 封止材：エチレンビニルアセテート（EVA）
• バックシート：PVF／PET／PVF　構成バックシート

逆電圧印加による回復試験・結果

PID現象は可逆性の現象で試験終了から放置または逆電圧を印加することで、劣化が軽減されたり初期状態に近い回復をするモジュールもあります。TOS7210Sは、スイッチにより極性切替が容易にできます。被試験物への接続等の混乱もなく作業ができます。Pmaxの低下が著しいモジュール（－99％以上）は、長時間電圧を印加しても回復は見られません。それに対してPmax低下が中程度（－53%～－71%程度）の場合は0.5時間～2時間経過でほぼ完全な回復がみられました。また印加電圧に依存せずに回復しています。