Potential Induced Degradation (PID) PV modules impact on reliability of PV plants in Thailand

จากปริมาณการติดตั้งระบบผลิตไฟฟ้าเซลล์แสงอาทิตย์รวมของโลก ณ ปี ค.ศ. 2019 มีขนาด 627 GW (IEA-PVPS, 2020) ซึ่งหากเปรียบเทียบกับปริมาณสะสมเมื่อปี ค.ศ.2009 (10 ปีที่ผ่านมา) เพิ่มขึ้นจาก 20.6 MW ถึง 45 เท่า (IEA-PVPS, 2010) สำหรับประเทศไทยก็เช่นกัน กระทรวงพลังงานได้มีแนวนโยบายด้านพลังงานของประเทศ โดยมุ่งเน้นการพัฒนาที่ยั่งยืน (Sustainable) ได้พิจารณาทบทวนและปรับปรุงแผน PDP2018 โดยการจัดทำแผนพัฒนากำลังผลิตไฟฟ้าของประเทศไทย 2561 – 2580 (the Thailand Power Development Plan: PDP 2018) และ the Alternative Energy Development Plan (AEDP2015) ซึ่งตั้งเป้าหมายไว้ว่า ปี พ.ศ.2580 จะมีการติดตั้งใช้งานระบบผลิตไฟฟ้าด้วยเซลล์แสงอาทิตย์ของประเทศไทยจำนวน 10 GW โดยเมื่อปลาย ปี พ.ศ.2562 ประเทศไทยมีกำลังการผลิตติดตั้งของระบบผลิตไฟฟ้าเซลล์แสงอาทิตย์ประมาณ 3 GW (DEDE, 2019) เพื่อให้สอดคล้องกับเป้าหมายที่ตั้งไว้ จะพบว่าปริมาณการติดตั้งระบบผลิตไฟฟ้าเซลล์แสงอาทิตย์ในประเทศไทยเพิ่มขึ้นอย่างรวดเร็ว ดังตารางที่ 1 กำลังการผลิตสะสมและกำลังการผลิตรายปีของระบบผลิตไฟฟ้าด้วยเซลล์แสงอาทิตย์ปี พ.ศ. 2551 – 2561

ตารางที่ 1  กำลังการผลิตสะสมและกำลังการผลิตรายปีของระบบผลิตไฟฟ้าด้วยเซลล์แสงอาทิตย์ปี พ.ศ. 2551 – 2561

ที่มา Thailand PV Status Report 2018

หมายเหตุ :   ¹ การลด-เพิ่มของกำลังการผลิตมาจากการรื้อถอนระบบและการติดตั้งเพิ่ม

² กำลังการผลิตมาจากรวมทั้งหมดหักไม่เชื่อมต่อระบบฯ ของ พพ. เท่านั้น

จากการใช้งานระบบผลิตไฟฟ้าเซลล์แสงอาทิตย์ที่เพิ่มขึ้นนั้น โรงไฟฟ้าที่มีอายุมากกว่า 5 ปี เริ่มประสบปัญหาการเสื่อมสภาพของแผงเซลล์แสงอาทิตย์ อันส่งผลกระทบโดยตรงต่อสมรรถนะของโรงไฟฟ้า โดยพบว่าตัวอย่างของการเสื่อมสภาพของแผงเซลล์แสงอาทิตย์ที่พบได้แก่ Potential Induced degradation (PID), browning or discolor of EVA, delamination and corrosion (Sangpongsanont et al., 2020) ดังนั้น การศึกษาการเสื่อมสภาพของแผงเซลล์แสงอาทิตย์เพื่อให้เข้าใจถึงผลกระทบและสาเหตุการเกิด จะมีส่วนให้ประเมินอายุการใช้งานตลอดจนสมรรถนะของโรงไฟฟ้าในอนาคต

โดยหัวข้อการเสื่อมสภาพที่มีผลกระทบต่อสมรรถนะของระบบไฟฟ้าอย่างมีนัยสำคัญ ได้แก่ Potential Induced degradation (PID) ซึ่งส่งผลอย่างมากต่อสมรรถนะทางไฟฟ้าของเซลล์แสงอาทิตย์ ได้แก่ กำลังไฟฟ้าของแผงเซลล์แสงอาทิตย์ (Power) ความต้านทาน Shunt resistant และ Fill Factor ซึ่งเกิดจากหลายสาเหตุอาทิ กระแสรั่วไหลจาก Frame ไปยัง Solar cells, แรงดันไฟฟ้าของระบบที่มีค่าสูงมากๆจะยิ่งกระตุ้นให้เกิดกระแสรั่วไหลมากขึ้นโดยเฉพาะที่สภาวะอุณหภูมิและความชื้นสูง เมื่ออุณหภูมิและความชื้นสูงขึ้นก็จะทำให้เกิดกระแสรั่วไหลมากขึ้น เนื่องจากความต้านทานทางไฟฟ้าของวัสดุประกอบแผง (กระจก, EVA และ back-sheet) มีค่าลดลง