Défis Clés du Photovoltaïque : Causes, Impact et Prévention

Lorsqu’une installation photovoltaïque fonctionne de manière optimale, garantissant un approvisionnement électrique sûr et fiable, elle peut devenir une source d’électricité à grande échelle. Cependant, la technologie photovoltaïque fait face chaque jour à de grands défis en matière de qualité, d’installation, d’exploitation et de démantèlement. Voici cinq défis principaux auxquels la technologie photovoltaïque est confrontée :

Le derating fait référence à la réduction de la puissance des onduleurs photovoltaïques causée par des facteurs environnementaux tels que la chaleur, l’altitude et la tension. Dans des situations extrêmes, ce phénomène peut même arrêter la production. Cet effet est particulièrement notable dans les zones à hautes températures.

Les principales causes du derating sont :

• Température : Lorsque les onduleurs génèrent de la chaleur en convertissant le courant continu en courant alternatif (AC) et que la température ambiante est élevée, les onduleurs réduisent leur puissance pour protéger leurs composants internes.
• Altitude : À haute altitude, la faible densité de l’air facilite l’ionisation à haute tension, affectant les performances des onduleurs.
• Tension de courant continu : Il est essentiel de maintenir une plage de tension opérationnelle adéquate pour éviter le derating.

Pour éviter cela, plusieurs actions peuvent être entreprises :

• Installation adéquate : Suivez les recommandations du fabricant en matière de ventilation et évitez l’exposition directe au soleil.
• Qualité des équipements : Choisissez des onduleurs de qualité avec des systèmes de ventilation efficaces, soit par convection, soit par ventilation forcée.
• Surveillance régulière : Effectuez des inspections périodiques des équipements pour garantir des performances optimales.

L’effet LID ou Dégradation Induite par la Lumière fait référence à la dégradation des modules photovoltaïques causée par des réactions chimiques dans les cellules de silicium, entraînant une perte de puissance et d’efficacité pendant les premiers mois d’exposition solaire. Cela peut entraîner une diminution allant jusqu’à 10 % de la puissance initiale.

L’origine principale de cet effet réside dans la réaction du bore avec des éléments tels que l’oxygène, le fer ou le cuivre présents dans la cellule de silicium. Bien que la présence de bore soit cruciale pour générer de l’électricité, ces réactions réduisent le flux d’électrons, affectant l’efficacité du module.

Les modules monocristallins de type P sont particulièrement vulnérables au LID en raison de la difficulté à éliminer complètement l’oxygène lors du processus de fabrication. En revanche, les cellules de type N, dopées au phosphore, présentent une plus grande résistance à cet effet.

• Application de températures élevées et de courants.
• Utilisation de technologies avancées telles que des lasers ou des LED.
• Élimination de l’oxygène dans la cellule, bien que cela soit coûteux.
• Remplacement du bore par du gallium.

Un hotspot est une zone localisée au sein d’un module photovoltaïque qui surchauffe, pouvant endommager le module ou, dans des cas extrêmes, provoquer un incendie. Ce problème est dû à une résistance élevée dans une zone spécifique, la transformant en un consommateur d’électricité qui génère de la chaleur, dépassant les 200°C.

Les hotspots peuvent être causés par des défauts internes, des ombres, des soudures cassées dues à un processus de fabrication défectueux, ou une mauvaise manipulation. D’autres facteurs incluent l’accumulation de saleté et des obstacles permanents tels que des arbres ou des cheminées.

• Choisir des matériaux provenant de marques reconnues avec des processus de fabrication certifiés.
• Garantir un transport adéquat des modules.
• Suivre les instructions du fabricant lors de l’installation.
• Nettoyer régulièrement les modules en fonction des conditions du site.
• Effectuer des inspections périodiques avec des équipements spécialisés.

La délamination fait référence à la perte d’adhérence entre les différentes couches qui composent un module photovoltaïque. Ce défaut peut apparaître rapidement après l’installation, mais il peut également s’aggraver au cours de la durée de vie du module.

La délamination est généralement associée à une fabrication inadéquate ou à l’utilisation de matériaux de faible qualité. De plus, un transport défectueux et une manipulation incorrecte lors de l’installation augmentent les risques de délamination. Les facteurs environnementaux tels que la température, l’humidité et les radiations UV accélèrent ce processus, en particulier dans les modules de faible qualité.

La délamination peut être identifiée par inspection visuelle, en observant des changements de couleur dans le module, des taches blanchâtres sur la face avant ou la formation de bulles sur la face arrière.

• Acheter des matériaux provenant de marques de confiance avec des processus de fabrication certifiés.
• Assurer un transport adéquat, en maintenant les modules palettisés et exempts de poids supplémentaires.
• Manipuler les modules avec soin lors de l’installation, en suivant les recommandations du fabricant.
• Inspecter la centrale périodiquement, en effectuant des vérifications visuelles et en utilisant des équipements spécialisés au moins une fois par an.

Lorsque la délamination se produit loin du bord du module, elle peut influencer les performances sans représenter un risque immédiat pour la sécurité. Cependant, si la délamination s’étend jusqu’aux bords, elle peut permettre à l’air et à l’humidité de pénétrer, entraînant une corrosion et une détérioration irréversible du module, mettant en péril l’intégrité de l’installation.

L’effet LeTID est un phénomène qui affecte les modules photovoltaïques, en particulier ceux utilisant des cellules PERC. Découvert en 2012, il provoque une perte de puissance due à l’exposition à la lumière du soleil, similaire au LID, mais se manifeste à des températures de fonctionnement supérieures à 50°C, tandis que le LID se produit à des températures plus basses.

Les recherches désignent l’hydrogène comme le principal responsable. Pendant le processus de fabrication des cellules, les atomes d’hydrogène se diffusent à partir d’autres couches vers la zone active de la cellule. Les températures élevées lors du processus de fabrication augmentent cette diffusion, augmentant ainsi le risque de LeTID.

Ce problème n’est pas visible à l’œil nu, car le LeTID est détecté par une baisse anormale des performances des panneaux. Pour le confirmer, après avoir écarté d’autres défauts tels que les hotspots ou la délamination, des équipements d’électroluminescence sont utilisés, tout comme dans le cas du LID.

Les fabricants et les laboratoires travaillent pour mieux comprendre et atténuer les effets du LeTID. Certaines mesures préventives dans la fabrication des cellules PERC incluent :

• L’utilisation de matériaux à faible teneur en hydrogène.
• La réduction des températures pendant le traitement des cellules.
• L’utilisation de plaquettes plus fines.

Pour prévenir les effets du LID, des hotspots, de la délamination, du LeTID ou du derating, il est crucial de bien choisir les matériaux et les fabricants, d’optimiser les processus de traitement des plaquettes et d’appliquer des pratiques adéquates lors du transport, de l’installation et de l’entretien des modules photovoltaïques. La prévention et la détection de ces défauts garantissent non seulement une plus grande efficacité et une durée de vie plus longue des installations, mais offrent également des avantages économiques à long terme.

En définitive, l’industrie photovoltaïque est confrontée à des défis complexes qui affectent la durabilité et les performances des installations. Cependant, grâce à l’utilisation de matériaux de haute qualité, à l’application de technologies avancées et à un entretien adéquat, il est possible d’atténuer ces problèmes et de garantir que les installations fonctionnent de manière optimale. Chez Azimut360, nous travaillons pour offrir des solutions complètes et personnalisées dans la prévention et la détection de ces défauts, assurant que les installations photovoltaïques de nos clients maximisent leur efficacité et prolongent leur durée de vie, générant ainsi des avantages économiques durables à long terme.