ปรากฏการณ์ PID คืออะไร

 

Potential induced degradation หรือ PID นั้นเป็นปรากฏการอย่างหนึ่งที่เกิดจากการที่ตัวเซลล์แสงอาทิตย์ (Cell) ที่อยู่ใกล้กับโครง (Frame) ทำให้เกิดความต่างศักย์ระหว่างเซลล์แสงอาทิตย์ กระจก และโครง ทำให้เกิดการเคลื่อนไหวของประจุ โดยปกติแล้วบริเวณแผ่นแก้วที่ทำหน้าที่ปกป้องแผงเซลล์แบบมาตรฐานนั้นจะมีประจุของโซเดียมที่ต่ำ ซึ่งสามารถเร่ร่อนเดินทางไปได้ในหลายทิศทาง ซึ่งเกิดจากการดึงดูดของประจุลบและบวก ระหว่างวัสดุ กรณีที่เกิดความต่างศักย์เกิดขึ้นระหว่างเซลล์และกระจก จะส่งผลทำให้ไอออนของโซเดียม (ขี้เกลือ) ถูกผลักเข้าไปแทรกซึมในผิวเซลล์แสงอาทิตย์และส่งผลทำให้เซลล์ถูกทำลายในที่สุด ส่งผลทำให้ประสิทธิภาพการทำงานของแผงต่ำลง และยิ่งสะสมไปนานๆ ก็จะทำให้เสื่อมได้ไวกว่าระยะเวลาการรับประกัน (เกิดการออกซิเดชั่นและรีดักชั่น)

 

ประจุของโซเดียมนั้นจะสามารถเคลื่อนไหวได้ดีก็เพราะมีปัจจัยหลายๆ อย่าง เช่น ระบบกราวด์ที่ต่อเข้ากับแผงโซล่าเซลล์ ซึ่งในประเทศอเมริกาจะนิยมต่อลักษณะ Negative to Ground แต่ทางยุโรปจะเป็น Unground ทำให้ในอเมริกาไม่พบปัญหานี้ เพราะว่าการต่อกราวด์นั้นสามารถดึงโซเดียมออกจากเซลล์ที่ออกจากแผงโซล่าเซลล์ไปยังโครงของแผงโซล่าเซลล์ ทำให้สามารถแก้ปัญหาการทำลายของแผงเซลล์ได้ ซึ่งจะพบในอินเวอร์เตอร์ที่มีหม้อแปลง

การปรากฏปัญหาเรื่อง PID นั้นเริ่มมาจากทางยุโรปเพราะการติดตั้งนั้นไม่ได้มีมาตรฐานในเรื่องระบบกราวด์ ทำให้การเสื่อมสภาพของแผงเร็วกว่าที่คาดไว้ เนื่องจากเทคโนโลยีของอินเวอร์เตอร์แบบ Transformerless ในสมัยนั้นได้รับความนิยมอย่างมากเพราะราคาถูกและประสิทธิภาพสูง แต่ผู้ใช้งานบางรายได้ทำการทดสอบปัญหาเรื่อง PID ก่อนการติดตั้ง ถ้าหากเกิดปรากฏการณ์ดังกล่าวก็จะไม่เลือกใช้อินเวอร์เตอร์แบบ Transformerless กับแผงโซล่าเซลล์รุ่นนั้นๆ ซึ่งต่อมาทำให้เกิดการแข่งขันประสิทธิภาพในตลาด นั้นคือ PID-Free Solution ซึ่งทำให้เกิดการพัฒนาในแง่ของคุณภาพทั้งเรื่องของแผงโซล่าเซลล์ อินเวอร์เตอร์ รวมถึงอุปกรณ์ช่วยอื่นๆ เช่น PV-off set box

ซึ่งหากเทียบแผงโซล่าเซลล์คือแบตเตอรี่แล้ว ลองจินตนาการว่าการเกิด PID มันก็คล้ายๆ การที่ใช้แบตเตอรี่ไปนานๆ แล้วเกิดขี้เกลือตรงขั้วแบตเตอรี่นั้นเอง ในส่วนของการป้องกันก็คือการเปลี่ยน Material ตรงวัสดุห่อหุ้มเซลล์ ซึ่งอยู่ระหว่างกระจกกับเซลล์ ก็สามารถแก้ไขได้ เมื่อไอออนของโซเดียมเข้ามาหาเซลล์ วัสดุห่อที่หุ้มเซลล์ไว้ก็จะโดนผลักออกไป ทำให้สามารถป้องกันหรือลดปัญหา PID ได้ระดับนึง

อย่างไรก็ตามเรื่องปัจจัยของ PID ก็ไม่ใช่ปัจจัยที่ทางผู้ใช้งานสนใจมากนัก เพราะว่าหากต้องการจะแก้ปัญหานี้จำเป็นต้องเพิ่มต้นทุนในการติดตั้งเข้าไปอีก แต่ก็ยังมีผู้ใช้งานบางรายที่ให้ความสำคัญกับเรื่องนี้ โดยเฉพาะผู้ใช้งานที่ทำระบบโซล่าฟาร์มหรือระบบโซล่ารูฟท็อปซึ่งนอกจากปัจจัยเรื่องการวางระบบแล้ว ปัญหาเรื่อง PID ก็ยังมีตัวแปรสภาพแวดล้อมอื่นๆ ที่เกี่ยวข้องด้วย เช่น ความร้อน ความชื้น ซึ่งล้วนแต่เป็นตัวเร่งปฏิกริยาที่ทำให้เกิดปัญหา PID อีกด้วย

ปัญหา PID นั้นย่อมส่งผลต่อประสิทธิภาพการผลิตไฟฟ้าแน่นอน ถ้าระบบโซล่ารูฟท็อปที่ใช้อินเวอร์เตอร์แบบมีหม้อแปลง จะนิยมต่อกราวด์ที่ขั้วลบ แต่ถ้าเป็นอินเวอร์เตอร์แบบไม่มีหม้อแปลงก็ไม่ต้องทำไร เพราะเทคโนโลยีแผงโซล่าเซลล์ปัจจุบันส่วนใหญ่ก็ใช้วัสดุที่ลดปัญหา PID อย่างที่บอกไว้แล้ว ส่วนใครที่มีปัญหา PID เพราะเป็นแผงรุ่นเก่าๆ อาจจะต้องใช้เครื่องช่วยกระตุ้นแผง เพื่อช่วยกระตุ้นแบตเตอรี่ไล่โซเดียมออกมา

 

ที่มา  Eduardo Lorenzo, Energy Collected and Delivered by PV Modules,” Handbook of photovoltaic science and engineering, Chapter 20, John Wiley & Sons, 2003

http://www3.egat.co.th/re/solarcell/solarcell.htm\\29 กค 2558

รองศาสตราจารย์ ดร.กาณฑ์ เกิดชื่น

MR.Natthawut Henghom  , Senior Electrical Engineer

solarcellcenter.com/en/content/67-5-common-problem-micro-crack