La performance des modules photovoltaïques est un paramètre très important, qui détermine en grande partie le niveau du LCOE et l'efficacité économique du projet d'un centrale solaire. Donc, fabricants d'énergie solaire s'efforcent d'innover technologiquement pour accroître la compétitivité de leurs produits. Pressés de mettre de nouvelles technologies sur le marché, les fabricants perdent le contrôle qualité. En conséquence, nous assistons à une résurgence d’anciens mécanismes d’échec et de nouveaux panneaux solaires méthodes de dégradation.
Les modules solaires photovoltaïques sont sujets à de nombreux modes de défaillance et mécanismes de vieillissement. Les fabricants doivent suivre des procédures de production strictement établies et utiliser des composants de haute qualité pour garantir des performances stables des panneaux solaires tout au long de leur durée de vie. Une diminution prématurée de l'efficacité des modules photovoltaïques se produit lorsque les étapes de contrôle qualité du produit sont ignorées ou lorsque des matériaux de mauvaise qualité sont utilisés.
Les technologies de fabrication modernes utilisent des composants qui n’existaient pas il y a 25 ans. Par conséquent, il n’existe pas aujourd’hui de données réelles confirmant la fiabilité à long terme de nombreuses technologies modernes de production photovoltaïque.
Il existe cependant des laboratoires indépendants qui testent les équipements des centrales solaires. Vous pouvez calculer la fiabilité du système photovoltaïque sur la base des données obtenues. Par exemple, le laboratoire PV Evolution réalise des tests démontrant l’adéquation des équipements solaires. Vous pouvez utiliser les rapports de quantification PVEL pour planifier des projets à grande échelle de production d'énergie solaire.
La figure 1 montre un graphique et un tableau des défauts les plus courants des cellules solaires qui surviennent après leurs tests de résistance.
La dégradation induite potentielle (PID) est une réduction de la puissance de sortie des modules photovoltaïques au fil du temps. Il s’agit d’un phénomène très indésirable provoqué par des causes à la fois internes et externes.
La dégradation potentielle induite des modules photovoltaïques est le processus attendu et normal car tout équipement finit par tomber en panne. Mais il est économiquement réalisable de limiter ou d’éliminer les causes du PID. Cela réduit le taux de dégradation des panneaux solaires et améliore l’économie du projet.
Une différence de potentiel entre la cellule solaire et le cadre du module mis à la terre ;
Exposition à l'humidité et à la température ;
Défauts de fabrication;
La densité insuffisante de la couche isolante du module.
Une durée de vie de 25 à 30 ans pour les modules photovoltaïques définit l'aspect économique des projets de centrales solaires. Par conséquent, une diminution significative de la productivité au cours des premières années d’exploitation de la centrale solaire est tout simplement un désastre d’un point de vue technique et financier.
Le PID peut survenir quelques semaines, voire quelques jours après la mise en service de l'installation photovoltaïque. Cela se produit lorsqu'il n'y a pas de mise à la terre. Dans ce cas, la tension entre le cadre et les cellules du module peut provoquer une « dérive » des ions sodium du verre vers la surface des cellules.
La cellule possède généralement un revêtement antireflet en nitrure de silicium (SiN). Si les trous d’épingle dans ce revêtement sont suffisamment grands pour permettre aux ions sodium de pénétrer dans la cellule, la productivité peut alors être irrémédiablement réduite. Dans une telle situation, la tension peut provoquer une accumulation de charge statique, ce qui affecte également négativement les performances, bien que cet effet soit généralement réversible.
PVEL propose une procédure de test des modules PV afin que les investisseurs puissent faire confiance à l'un ou l'autre fabricant de panneaux solaires. Il vous permet de déterminer dans quelle mesure la cellule solaire est résistante au PID. Si les tests révèlent des résultats insatisfaisants en matière de résistance à la dégradation de la batterie solaire, l'utilisation de solutions alternatives est conseillée. Vous pouvez utiliser des configurations de mise à la terre ou de l'électronique distribuée ou choisir un autre module PV.
Une fois le module placé dans une chambre environnementale, la polarisation de tension égale à la tension nominale maximale du système (MSV) du module (-1 000 V ou -1 500 V) est appliquée à 85 °C et 85 % d'humidité relative pendant deux cycles de 96 heures. . Ces conditions de polarisation de température, d'humidité et de tension aident PVEL à évaluer les mécanismes possibles de dégradation et de défaillance liés à l'augmentation des courants de fuite (Fig. 2).
Les résultats présentés dans les histogrammes montrent une diminution de la puissance moyenne pour différents échantillons de test du même modèle. Les histogrammes prennent en compte la comparaison des indicateurs 2020 avec l'ensemble de données historiques PVEL.
Au cours des dernières années, de nombreuses innovations ont été apportées à la technologie photovoltaïque.Les fabricants introduisent activement de nouveaux processus et de nouveaux composants.
PERC (cellule arrière d'émetteur passivé) – une couche diélectrique supplémentaire au dos de la technologie cellulaire pour les cellules mono et polycristallines. Cette technologie augmente le degré d’absorption des photons et l’efficacité quantique des cellules ;
Biface est un élément monocristallin double face. Les cellules bifaciales absorbent la lumière des deux côtés du panneau et, au bon endroit et dans les bonnes conditions, peuvent produire jusqu'à 27 % d'énergie en plus que les panneaux monofaciaux traditionnels ;
Multi-jeu de barres – jeux de barres multi-rubans et fils. Les barres omnibus sont de fins fils ou rubans qui parcourent chaque cellule et transportent les électrons (courant) à travers le panneau solaire ;
Panneaux divisés avec cellules demi-coupées utilise des cellules demi-coupées ou demi-taille plutôt que des cellules carrées pleine grandeur et déplace la boîte de jonction vers le centre du module. Cela divise efficacement le panneau solaire en 2 panneaux plus petits d'une capacité de 50 %, qui fonctionnent en parallèle. Hautes performances grâce à des pertes résistives plus faibles à travers les barres omnibus.
Double verre est connu sous le nom de panneaux solaires verre-verre, double verre ou double verre. La vitre arrière remplace la traditionnelle feuille arrière en EVA (plastique) blanche et crée un sandwich verre-verre considéré comme supérieur car le verre est très stable, non réactif et ne se détériore pas avec le temps et ne souffre pas de dégradation par les UV.
Cellules en bardeaux sont une technologie émergente qui utilise de fines bandes de cellules superposées qui peuvent être assemblées horizontalement ou verticalement sur le panneau.
IBC (cellules à contact arrière interdigitées) sont non seulement plus efficaces, mais aussi beaucoup plus résistantes que les cellules conventionnelles, car les couches arrière renforcent la cellule entière et aident à prévenir les microfissures qui peuvent éventuellement conduire à une défaillance.
HJT (cellules à hétérojonction) utilisez une base de silicium cristallin commun avec des couches supplémentaires de silicium amorphe de chaque côté de la cellule formant ce que l'on appelle l'hétérojonction. Les cellules multicouches à hétérojonction ont le potentiel d’augmenter l’efficacité lorsqu’elles sont combinées à la technologie IBC.
Au cours des dernières années, la technologie de production de modules photovoltaïques a beaucoup évolué. Et maintenant, les acheteurs sont confrontés à un marché complexe avec divers paramètres et propriétés des équipements solaires. Les fabricants introduisent activement de nouveaux processus et de nouveaux composants. Trois tendances importantes se dessinent dans les nouvelles technologies de production de panneaux solaires. Il est important de comprendre ces tendances afin de trouver des opportunités pour réduire les risques liés aux projets d’énergie solaire.
| Les tendances | Des risques | Récompenses |
| Adoption à grande échelle des architectures de cellules PERC. | Certaines cellules PERC sont sensibles à la dégradation induite par la lumière et la température élevée (LeTID), ce qui peut réduire le rendement énergétique jusqu'à 10 % sur le terrain. La susceptibilité à la déstabilisation du bore-oxygène peut également être un sujet de préoccupation. | Les cellules PERC ont un rendement plus élevé et fonctionnent généralement mieux dans des conditions de faible luminosité et de température élevée, et elles peuvent être produites à des coûts comparables à ceux de l'Al-BSF. |
| Nouvelle architecture de cellules : davantage de jeux de barres, fils d'interconnexion ronds, plaquettes plus grandes, cellules coupées en demi ou en tiers | Certaines nouvelles conceptions de cellules sont plus sensibles aux microfissures et peuvent nécessiter des modifications de processus difficiles à mettre en œuvre sur les lignes de fabrication, ce qui entraîne une augmentation des taux de défauts. | Les nouvelles conceptions de cellules entraînent des rendements et des puissances nominales plus élevés dans les panneaux photovoltaïques, ce qui entraîne une diminution des coûts. |
| Nouvelle architecture de modules : cadres plus fins, verre-verre, bifacial, films redirigeant la lumière (LRF). | Les formats de modules plus récents peuvent être plus susceptibles d'être endommagés et peuvent ne pas être compatibles avec les systèmes de montage existants. L’industrie manque de données de terrain à long terme pour les nouveaux composants et conceptions. | Les modules plus légers sont plus faciles à transporter et à installer. De nouvelles conceptions et de nouveaux matériaux peuvent augmenter les puissances nominales. |
Fondée en 2010, SpolarPV Technology Co., Ltd est spécialisée dans la conception, la fabrication et la commercialisation de cellules solaires, de modules solaires et de systèmes d'énergie solaire. L'entreprise, située dans la capitale de la province du Jiangsu, à Nanjing, s'étendant sur 6 000 m2, dispose de systèmes automatiques avancés...
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