Les conceptions associant demi-cellules et modules bifaciaux pourraient contribuer à la formation de hotspots

En Espagne, des scientifiques ont testé des modules PV dans des conditions d’ombrage partiel afin de mieux comprendre la formation de points chauds qui nuisent au rendement. L’étude met au jour un problème touchant tout particulièrement les modules bifaciaux à demi-cellules, lequel pourrait accélérer les pertes de rendement et ne figure pas dans les normes de test et de certification.D’après pv magazine International
Couper en deux les cellules en silicium et les rendre capables de générer de l’électricité à partir du soleil qui frappe leurs deux faces : ces deux innovations ont permis d’augmenter le rendement énergétique avec peu de frais de production supplémentaires. En toute logique, les deux technologies ont rapidement pris de l’ampleur au cours de ces dernières années pour représenter la majeure partie des cellules et modules solaires fabriqués actuellement.
Une récente étude, qui fait partie des lauréats d’un prix récompensant des présentations visuelles lors de la Conférence EU PVSEC organisée à Lisbonne le mois dernier, a montré que les conceptions associant demi-cellules et modules bifaciaux pourraient contribuer à la formation de hotspots et à des problèmes de rendement dans certaines conditions. Or, les auteurs de l’étude attirent l’attention sur le fait que les normes d’essais actuelles ne sont pas forcément à même de repérer les modules vulnérables à ce type de dégradation.
Les chercheurs, sous l’égide d’Enertis Applus, cabinet de conseil technique installé en Espagne, ont recouvert certaines parties d’un module PV pour observer son comportement lorsqu’il est partiellement ombragé. « Nous avons volontairement accentué l’ombre afin d’observer de près le comportement de modules à demi-cellules monofaciaux et bifaciaux, en nous concentrant sur la formation de hotspots et sur les températures atteintes au niveau de ces derniers, explique Sergio Suárez, responsable technique mondial chez Enertis Applus. Fait intéressant, nous avons observé l’apparition de hotspots en miroir à l’endroit opposé par rapport aux hotspots habituels, et ce sans raison apparente ; c’est un peu comme un effet d’écran ou des ruptures. »
Dégradation accélérée
D’après l’étude, la tension prévue pour les modules à demi-cellules pourrait être à l’origine de la propagation des hotspots au-delà de la zone ombragée/endommagée. « Les modules à demi-cellules ont affiché un scénario intriguant, poursuit Sergio Suárez. Du fait de la conception du module, lorsqu’un hotspot apparaît, la tension en parallèle pousse d’autres zones non touchées à produire aussi des hotspots. Ce comportement pourrait indiquer une dégradation potentiellement accélérée des modules à demi-cellules en raison de la multiplication de ces hotspots. »
Ce phénomène a également été observé à des niveaux particulièrement importants dans des modules bifaciaux, où des hotspots ont atteint des températures jusqu’à 10 °C supérieures à celles des modules monofaciaux de l’étude. Les modules ont été testés sur une période de 30 jours dans des conditions de forte irradiation, par temps nuageux et dégagé. L’étude devrait bientôt être publiée en intégralité, à la suite de la conférence EU PVSEC de 2023.
Selon les chercheurs, ces observations pointent du doigt une faille menant à des pertes de performances qui n’est pas couverte correctement par les normes d’essai des modules. « Un seul hotspot situé dans la partie inférieure du module peut potentiellement provoquer plusieurs hotspots dans la partie supérieure. Si le problème n’est pas traité, la hausse de la température peut accélérer la dégradation générale du module », précise Sergio Suárez. Il souligne également qu’une solution serait d’accorder plus d’importance aux activités de maintenance comme le nettoyage des modules, la disposition du système ou le refroidissement par le vent. Toutefois, le repérage précoce du problème serait préférable. Pour cela, il faut ajouter des mesures de tests et d’assurance de la qualité au stade de la fabrication.
« Nos conclusions mettent en lumière un besoin et une occasion de réévaluer, et éventuellement de mettre à jour, les normes portant sur les technologies de demi-cellules et bifaciales, poursuit Sergio Suárez. Ainsi, il est indispensable de prendre en compte la thermographie, d’intégrer des comportements thermiques spécifiques pour les demi-cellules et d’adapter la normalisation des gradients thermiques dans les conditions d’essai normalisées pour les modules bifaciaux. »
Traduction assurée par Christelle Taureau.