Pourquoi certains panneaux solaires auraient une durée de vie plus faible que prévu

Avant leur mise en marché, les panneaux photovoltaïques subissent une série de tests afin d’évaluer leurs performances et leur durabilité. Sachez que les panneaux solaires ont une durée de vie qui peut facilement dépasser les 30 ans.

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Parmi les tests réalisés, il y a notamment l’évaluation de leur résistance aux rayons ultraviolets (UV), une étape encadrée par la norme internationale IEC 61215-2.

Pourtant, dans une étude récente, le National Renewable Energy Laboratory (NREL), organisme rattaché au Département américain de l’énergie, a récemment suggéré que cette norme pourrait ne pas être suffisamment fiable. L’enjeu concerne tout particulièrement les cellules dites de « type n », conçues à partir de silicium dopé pour en optimiser les performances.

En effet, aux États-Unis, l’exploitant d’une centrale solaire de 3 mégawatts rapporte une baisse de puissance de l’ordre de 2,4 % par an au cours des dernières années. Les panneaux utilisés sont de type n, mais leur marque n’a pas été précisée. Les chercheurs de NREL ont donc décidé de mener leurs recherches pour en comprendre l’origine.

Deux formes de dégradation identifiées chez des panneaux de type n

Pour mener leur étude, les scientifiques ont d’abord cherché à comprendre la nature exacte de la dégradation des cellules solaires ayant conduit à la baisse de production. Ils ont analysé plusieurs échantillons prélevés sur la centrale en les soumettant à un large panel d’outils.

Leurs travaux ont permis d’identifier deux formes principales de dégradation. La première est dite « recombinaison de surface ». Ce phénomène technique signifie simplement que les charges électriques générées par la lumière s’annulent à la surface de la cellule avant même de pouvoir produire du courant, ce qui entraîne une baisse de la production d’énergie. Cette recombinaison résulte directement de la détérioration progressive de la surface sous l’effet des UV.

La seconde forme de dégradation concerne la résistance en série. Celle-ci correspond à la difficulté croissante du courant électrique à circuler dans la cellule. Plus cette résistance augmente, plus la puissance délivrée par le panneau diminue.

Une norme peu fiable ?

En s’appuyant sur ces résultats, les chercheurs ont évalué la fiabilité de la norme actuelle IEC 61215-2. Celle-ci impose d’exposer les panneaux aux rayons UV dans des conditions de vieillissement accéléré pendant une durée équivalente à deux à trois mois.

Des panneaux neufs du même type que ceux installés dans la centrale ont donc été testés. Même lorsque l’exposition a dépassé les exigences de la norme, les modules n’ont montré qu’une très faible baisse de puissance. En revanche, lorsque les chercheurs ont intensifié l’exposition aux UV, des pertes de rendement mesurables sont apparues. Ces mêmes panneaux, soumis ensuite à des conditions de chaleur et d’humidité, ont présenté une forte augmentation de la résistance en série.

Suite à ces résultats, les chercheurs estiment que les tests actuels de résistance aux UV ne sont plus assez stricts. Ils plaident donc pour des normes plus rigoureuses afin d’évaluer correctement la durabilité des modules, et soulignent également l’importance de mieux comprendre l’effet combiné de plusieurs facteurs (rayons UV, chaleur et humidité) sur la dégradation des panneaux photovoltaïques et donc leur rendement dans le temps.