Concernant les panneaux solaires et leur garantie à vie de 19 à 30 ans, leur efficacité diminue pendant cette période. Tout le monde le sait, mais il arrive que les modules solaires perdent de leur efficacité en un an ou deux. C'est stressant, mais le fabricant et le client en sont tous deux responsables. Le manque d'information est un autre problème, mais l'achat d'un panneau solaire non certifié peut entraîner une dégradation potentielle de vos panneaux solaires. Examinons la dégradation potentielle des cellules et panneaux solaires, ses causes, les tests et les mesures préventives.
Qu'est-ce que la dégradation induite potentielle ?
La dégradation est due à la forte différence de potentiel entre la cellule (semi-conducteur) et les autres composants du module, comme le support, le cadre en aluminium et le verre. Cette différence de potentiel entraîne une fuite de courant qui provoque la migration des ions positifs et négatifs.
- Ions négatifs : Il commence à fuir du cadre en aluminium.
- Ions positifs : Également appelés ions sodium, ils commencent à migrer et à fuir vers la surface de la cellule.
Cette fuite réduit l'effet photovoltaïque en polluant la cellule, ce qui entraîne des pertes de puissance supplémentaires. Les pertes de puissance dues à la dégradation potentielle peuvent atteindre 20 %. Cependant, elles peuvent ne pas être immédiatement perceptibles, et il faut des mois, voire des années, pour que le défaut devienne visible.
Qu’est-ce que la dégradation potentielle induite des cellules et panneaux solaires ?
Plusieurs cellules solaires assemblées forment un panneau solaire. Les principaux composants abordés ici sont les cellules solaires et leur cadre en aluminium. Une dégradation induite par le potentiel se produit dans les panneaux et les cellules solaires lorsqu'un panneau est polarisé avec une tension négative élevée. Or, la tension varie considérablement au niveau du cadre en aluminium et de la cellule.
Le cadre est généralement relié à la terre, ce qui signifie que le potentiel de courant est nul. En raison de la présence d'impuretés et de la très faible distance entre les cellules solaires et leur cadre, un courant est généré entre la cellule et le cadre. Il en résulte une fuite de courant dans l'ensemble du module photovoltaïque.
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Qu'est-ce que l'effet PID dans le solaire ? Quelles sont les causes des pertes PID dans le solaire ?
En résumé, c'est un signe de vieillissement des cellules et des panneaux solaires . Cela entraîne une baisse de leurs performances. La dégradation induite par le potentiel (DIP) résulte de nombreux facteurs agissant de concert sur une longue période. Ce phénomène ne se produit pas du jour au lendemain.
1. Emplacement
Cela inclut la localisation de votre maison ( longitude et latitude) ainsi que les conditions climatiques. L'exposition à l'humidité et aux fortes chaleurs sont également des facteurs liés à l'emplacement d'installation du panneau solaire. Ces facteurs varient d'un endroit à l'autre.
2. Mesures potentielles d'atténuation de la dégradation induite
Les dispositifs conçus pour atténuer les effets de la dégradation induite par le potentiel (PID) sont mal installés et présentent une mise à la terre négative . Des dispositifs de meilleure qualité réduiront l'influence de la PID ; sans cela, le problème s'aggravera avec le temps.
3. Qualité des matières premières
Le verre, le matériau d'encapsulation, la présence d'impuretés (sodium), etc., sont considérés comme des matières premières pour la fabrication des cellules solaires. La qualité de ces matières premières est essentielle car elles constituent les éléments de base de la cellule . Par exemple, la présence de sodium lors de la fabrication du verre peut avoir des effets néfastes.
4. Qualité des composants des panneaux solaires
La qualité des composants des panneaux solaires, comme le type de cellules photovoltaïques utilisées ou le matériau d'encapsulation, est également un facteur à l'origine de la dégradation induite par le procédé (PID). Il est important de noter que ces composants doivent être certifiés résistants à la PID. Ils doivent également avoir subi des tests de fiabilité approfondis.
5. Tension et taille du système
Les systèmes à tension plus élevée présentent un risque accru de dégradation potentielle. Cependant, un système de 1000 1500 V présente un risque moindre qu'un système de XNUMX XNUMX V.
Qu'est-ce que le test de dégradation induite potentielle ?
Il s'agit d'un type de test d'assurance qualité pour les modules solaires manufacturés. Son objectif est d'estimer les performances de ces modules dans différentes conditions sur une longue période. Un test PID pour modules solaires soumet le module aux conditions suivantes :
- Température de 140° Fahrenheit (60° Celsius)
- Humidité autour de 85%
- Charge inférieure à 1000 V
- Période de 96 heures
- Polarisations de tension de +1000 1000 V, -1500 1500 V, +XNUMX XNUMX V ou -XNUMX XNUMX V (selon les caractéristiques du module PV)
La durée définit le nom du test, ici PID (96 h). Durant cette période, les modules seront exposés aux conditions susmentionnées et leur effet sur la perte de puissance des modules solaires sera pris en compte.
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Quels équipements sont utilisés dans le test PID pour les modules solaires ?
Pour réaliser un test fiable, certains équipements sont utilisés lors d'un test de dégradation induite par potentiel.
1. Électroluminescence (EL)
Il s'agit d'un outil d'imagerie performant permettant de déterminer les propriétés électroniques et optiques du module. L'imagerie par électroluminescence permet de détecter facilement les défauts tels que les circuits intégrés photoniques (PIC), les microfissures et les fractures de cellules. L'intensité de l' électroluminescence observée est proportionnelle à la concentration de charges minoritaires dans le module.
2. Types de panneaux
Un module monocristallin ou polycristallin est généralement utilisé pour les tests PID. Le type de module définit également les techniques de détection à utiliser pour les tests.
Comment détecter un PID ?
Grâce à l'utilisation de dispositifs et de techniques comme l'imagerie par électroluminescence, la détection de la dégradation induite par le potentiel (PID) est devenue plus aisée . Les mesures des courbes courant-tension (I-V) des modules solaires avant et après imagerie révèlent la possibilité d'une PID. La modification de la pente de la tension en circuit ouvert (Voc) indique une augmentation de la résistance totale (Rs). Les variations des courbes I-V constituent des indicateurs de cette dégradation.
Qu'est-ce que l'Anti PID pour panneau solaire ?
Pour atténuer les effets de la dégradation induite par le potentiel (PID), un boîtier anti-PID est utilisé. Ce dispositif, fixé à l'onduleur des modules solaires, polarise les modules photovoltaïques affectés de manière opposée par la tension négative. Grâce à ce boîtier, la polarisation de chaque chaîne est alternée, évitant ainsi qu'elle ne reste stable trop longtemps.
Le boîtier anti-PID augmente la capacité des modules à récupérer le potentiel négatif déjà subi. Il réduit également la probabilité de PID.
Que sont les panneaux solaires anti-PID ?
Les PID étant dus à plusieurs facteurs, principalement la qualité des matériaux et du système, les industries ont décidé de fabriquer des panneaux solaires anti-PID. Pour cela, elles ont sélectionné :
- Cellules solaires avec Sans PID en pixel,
- Module hautement résistant matériaux d'encapsulation
Ces panneaux solaires sont connectés à la chaîne et ne sont pas endommagés par une tension élevée. Cela permet une production accrue des panneaux solaires pendant de plus longues périodes. Procurez-vous un panneau solaire anti-PID ici.
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Qu'est-ce que la configuration d'un système PV ?
Il existe 5 configurations différentes pour un système photovoltaïque qui doivent être finalisées avant d'installer le système de panneaux solaires.
1. Raccordement au réseau qui alimente le réseau en électricité solaire
Dans cette configuration, toute l'électricité produite par votre installation solaire est injectée dans le réseau. Vous devez acheter la quantité d'électricité nécessaire auprès des fournisseurs. Ce type de système présente des coûts d'installation réduits et vous permet même de réaliser un bénéfice en revendant votre électricité aux fournisseurs grâce à un tarif de rachat . Ce système tarifaire est disponible uniquement dans certaines zones géographiques. Lorsqu'il est en place, les fournisseurs achètent l'électricité au kilowattheure à un prix convenu.
2. Raccordement au réseau qui alimente uniquement le réseau avec l'excédent d'électricité solaire
Cette configuration vous permet d'utiliser l'énergie solaire produite par vos panneaux. De plus, en cas de production excédentaire, l'électricité sera injectée dans le réseau. Vous devrez acheter l'électricité nécessaire auprès du fournisseur si besoin. Cette configuration est avantageuse car elle réduit la dépendance aux grands réseaux électriques . Elle est particulièrement adaptée aux climats chauds et ensoleillés, ainsi qu'aux personnes qui consomment la majeure partie de l'énergie produite par les modules. Cependant, une coupure de courant sur le réseau entraîne également une coupure de courant au niveau de votre installation solaire.
3. Raccordement au réseau avec batterie de secours
Ce système, également appelé système interactif avec le réseau, est équipé d'un parc de batteries . En cas de coupure de courant, il assure une alimentation électrique continue grâce à l'énergie stockée dans ces batteries . Son coût est plus élevé en raison des batteries et des contrôleurs supplémentaires.
4. Fonction de charge autonome avec alimentation par réseau électrique
Cette configuration est particulièrement adaptée aux applications domestiques lorsque l' énergie solaire est insuffisante . Ce système recharge automatiquement la batterie grâce au courant alternatif du réseau.
5. Fonction de charge autonome sans réseau électrique
Également appelé système hors réseau, il est destiné aux sites dépourvus d'autre source d'énergie. Ce système est l' unique fournisseur d'électricité. Sa puissance de pointe est inférieure à 1 kilowatt et il est généralement de petite taille.
Comment prévenir la dégradation potentielle induite ?
Différents facteurs doivent être déterminés pour réduire ou prévenir la dégradation potentiellement induite de vos panneaux et modules solaires.
1. Certificat
Un panneau solaire doit être certifié par un laboratoire de tests interne et par la Commission électrotechnique internationale (CEI) . Ces organismes testent la résistance des modules à la décharge ionique partielle (PID) selon la norme CEI 62804. Il est fortement recommandé de prendre connaissance des certificats fournis avec le système et de la nomenclature des matériaux utilisés dans les modules.
2. Composants du panneau solaire
a) Matériaux d'encapsulation
Des matériaux d'encapsulation résistants à la dégradation potentielle induite doivent être utilisés lors de la fabrication et de l'installation des modules. L'encapsulant constitue une couche de protection supplémentaire contre la dégradation potentielle induite. Il garantit également des rendements supérieurs des systèmes en toutes saisons.
b) Cellules photovoltaïques
Les cellules solaires sont la principale cause et le composant le plus affecté par la dégradation induite par le potentiel (PID). Par conséquent, les cellules solaires utilisées doivent être certifiées résistantes à la PID. Il est fortement recommandé que le fabricant effectue des tests PID supplémentaires après l'installation. Des tests réguliers doivent être réalisés par un laboratoire spécialisé.
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3. Conception du système solaire
a) Mise à la terre
Afin de réduire le risque et l’effet d’une dégradation potentielle induite, il est recommandé que la mise à la terre soit négative pour les systèmes de panneaux solaires.
b) Dispositifs résistants au PID ou boîtier anti-PID ou de décalage PV
Les composants d'un système de panneaux solaires sont tout aussi importants pour réduire l'impact de la PID (dégradation induite par le potentiel). L'installation de tels dispositifs est donc un atout. À l'instar d'un boîtier de compensation photovoltaïque, il inverse la tension du système de panneaux solaires après le coucher du soleil. Ainsi, il garantit un rendement optimal des panneaux solaires pendant plus de 25 ans.
La dégradation induite par le potentiel est néfaste pour les panneaux solaires, mais il est important d'en identifier les facteurs responsables. Il est également nécessaire de prendre des mesures préventives, notamment en utilisant des dispositifs d'atténuation comme des panneaux solaires anti-PID. Mieux vaut prévenir que guérir.
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