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Jun 17, 2023

Analyse de la dégradation des performances des modules photovoltaïques

L'énergie solaire est une source d'énergie propre et respectueuse de l'environnement. Cela peut également contribuer à réduire l’empreinte carbone mondiale et à atténuer les impacts du changement climatique. En raison du positif

L'énergie solaire est une source d'énergie propre et respectueuse de l'environnement. Cela peut également contribuer à réduire l’empreinte carbone mondiale et à atténuer les impacts du changement climatique. En raison des aspects positifs de l’énergie solaire, sa demande augmente de façon exponentielle.

Les modules photovoltaïques (PV) sont sans aucun doute le composant le plus important d'un système d'énergie solaire. Des modules photovoltaïques de diverses technologies sont désormais accessibles sur le marché, grâce aux progrès technologiques. Le silicium polycristallin (poly-Si), le silicium monocristallin (mono-Si), les couches minces et le mono-PERC (émetteur passivé et contact arrière) font partie des modules les plus souvent utilisés. Pourtant, des opérations continues de recherche et développement (R&D) sont menées pour améliorer l’efficacité de diverses technologies, telles que le mono-PERT (émetteur passivé arrière totalement diffusé), l’hétérojonction (HJT), les points quantiques, la pérovskite, etc.

Pour maintenir un actif fonctionnant à son coût énergétique actualisé optimal (LCOE) et en tirer un retour sur investissement (ROI) maximal, la santé d'un module photovoltaïque et son contrôle régulier à intervalles définis sont de la plus haute importance. Il faut comprendre que les modules photovoltaïques sont très délicats et donc vulnérables aux défauts. Même une fissure de quelques millimètres dans un module photovoltaïque peut entraîner une chute drastique de la puissance produite au fil du temps.

Cet article couvre de manière exhaustive l'analyse de la dégradation des modules photovoltaïques. Il traite des facteurs affectant la dégradation des performances des modules photovoltaïques, qui comprennent des facteurs inhérents ainsi qu'anthropiques.

L'article s'adresse aux propriétaires d'actifs solaires et aux experts de l'industrie dans le domaine solaire. Il explique les choses à faire et à ne pas faire lors de la manipulation des modules photovoltaïques, que ce soit lors de l'installation, de l'exploitation ou de la maintenance d'une centrale solaire. En adhérant à certaines pratiques de base, comme expliqué dans l'article, les défauts d'un module photovoltaïque peuvent être minimisés et, par conséquent, les performances des modules photovoltaïques peuvent être améliorées.

À la fin, il a été recommandé d'effectuer certains tests de diagnostic sur les modules solaires photovoltaïques conformément aux normes applicables de la Commission électrotechnique internationale (CEI). Ces tests de diagnostic aident à comprendre l'état des modules photovoltaïques et à détecter rapidement les dégradations/défauts brusques, le cas échéant. Les conclusions de cet article sont basées sur l'expérience de test de Mahindra Teqo sur plus de 7 GW d'actifs solaires, répartis à travers l'Inde (voir encadré) et à l'étranger.

Au 30 juin 2023, la capacité solaire installée en Inde était de 70 096,83 MW, ce qui représente environ 16,1 % de la capacité de production totale installée en Inde, qui comprend à la fois les centrales électriques à combustibles fossiles et non fossiles (tableau 1).

Alors que l’Inde progresse fortement vers la vision d’un « environnement vert et d’une énergie propre », l’Autorité centrale de l’électricité (CEA) a déclaré que la production à partir de sources d’énergie renouvelables pourrait atteindre 44 % dès 2029. La CEA a également estimé que d’ici 2029 ou D'ici 2030, la capacité solaire de l'Inde pourrait dépasser la capacité de production thermique du pays.

Un module photovoltaïque typique devrait se dégrader de 2 à 3 % au cours de sa première année de fonctionnement, et de 0,5 à 0,7 % à partir de la deuxième année de fonctionnement. Une dégradation plus élevée au cours de la première année d’exploitation est due à la dégradation induite par la lumière (LID).

La présence d’un complexe bore-oxygène défectueux dans la plaquette utilisée lors de la fabrication des cellules photovoltaïques est la principale raison du LID. Cela affecte les plaquettes de silicium produites selon le procédé Czochralski. Après quelques heures de fonctionnement du module PV à la lumière du soleil, la stabilisation de la puissance se produit et, par conséquent, un taux de dégradation garanti plus faible est observé à partir de la deuxième année de fonctionnement.

La plupart des fabricants de modules offrent une garantie de performance linéaire pendant 25 ans de fonctionnement. Cependant, de nos jours, un nombre croissant de fabricants de modules offrent 30 ans de garantie de performance sur leurs modules (Figure 1). Cependant, pour des raisons anthropiques, un module photovoltaïque peut se dégrader à un rythme accéléré. Les modules constitués d'un substrat de type N présentent une dégradation des performances inférieure à celle du type P.