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Performance et puissance crête des modules


Performance des modules

Les modules peuvent être installés de manière indépendante (châssis au sol ou en toiture-terrasse, en sur-imposition de toit en pente …) ou intégrés dans des éléments de bâti (tuile, ardoise, verrière, façade, allège de fenêtre,…).

Leurs performances sont variables selon la technologie utilisée et les caractéristiques définies par le fabricant, mais les modules les plus courants délivrent une puissance nominale de quelques dizaines à quelques centaines de watts sous une tension d’une dizaine ou vingtaine de volts.

Ardoise photovoltaïque - JPEG - 50.8 ko
Ardoise photovoltaïque
Crédit photo : HESPUL


Plusieurs modules peuvent être connectés électriquement entre eux, en série ou en parallèle, de façon à délivrer la puissance et la tension désirée.

La puissance totale d’un système photovoltaïque et donc l’énergie qu’il produira est directement proportionnelle au nombre de modules et à leur puissance individuelle.

Les modules qui forment ensemble une série doivent impérativement être installés dans un même plan (même inclinaison par rapport à l’horizontale et même orientation par rapport au Sud), faute de quoi la productivité de l’ensemble s’alignera à tout instant sur le moins ensoleillé des modules, occasionnant ainsi des pertes.

Puissance crête des modules

Dès qu’ils reçoivent une certaine quantité de lumière, les modules se mettent à produire de l’électricité sous forme de courant continu à une tension nominale (mesurée en Volts), dont l’intensité (mesurée en Ampères) augmente avec la quantité de lumière reçue, jusqu’à ce que la puissance délivrée (mesurée en Watts) atteigne son maximum.

La "puissance-crête" est une donnée normative utilisée pour caractériser les cellules et modules photovoltaïques. Elle correspond à la puissance que peut délivrer une cellule, un module ou un champ sous des conditions optimales et standardisées d’ensoleillement (1000 W/m2) et de température (25°C).

La puissance crête est obtenue par des tests effectués en laboratoire, sous une irradiation de 1 000w/m2 et une température de 25°, la lumière ayant le spectre attendu pour une pression atmosphérique de 1,5 atm. Pour un site donné en France et pour une année, si on analyse la distribution de la puissance atteinte, on s’aperçoit que celle-ci dépasse rarement 80% de la puissance crête et que la contribution énergétique des puissances supérieures est très faible.

En pratique, la puissance délivrée par un module varie en fonction de l’énergie solaire reçue – qui dépend du jour, de l’heure, de la météo, de l’orientation du système, etc.- et de sa température (voir article Points clés pour une installation plus performante)

Généralement, la puissance maximale se situe aux alentours de la puissance nominale ou "puissance crête" mais dans des conditions exceptionnelles, par exemple en altitude, cette puissance maximale peut régulièrement dépasser la puissance crête.

Défaillance des modules

La durée de vie d’un module PV est la durée pendant laquelle celui-ci va remplir sa fonction, à savoir la production d’énergie, à un niveau satisfaisant pour le producteur.

Il est communément admis que les modules PV sont fonctionnels pendant 20 à 30 ans. Cette fonctionnalité s’accompagne toutefois d’un vieillissement prévisible et, dans de rares cas, de défaillances. Lorsqu’elles se présentent, celles-ci peuvent être précoces, c’est-à-dire dues au rodage, généralement détectées par l’homologation produit, ou liées à l’usure, et faisant l’objet de la garantie sur la puissance.

En ce qui concerne la dégradation lente des modules, elle est généralement due à une perte de courant de court-circuit liée à la décoloration et la délamination de l’encapsulant menant à une baisse moyenne de la puissance de 0,5 % par an (voir “Compendium of Photovoltaic Degradation Rates”, D.C. Jordan, et al, NREL, 2015).

On retrouve les différents phénomènes entraînant ces défaillances sur l’illustration suivante :

Typologie des défauts module sur sa durée de vie - PNG - 281.5 ko
Typologie des défauts module sur sa durée de vie
Crédit photo : IEA PVPS T13

Quel que soit le défaut, on observe une modification visuelle du module (décoloration, délamination, taches brunes, cloquage de la face arrière, verre brisé…). Ce constat a incité les experts de la tâche 13 de l’IEA PVPS à élaborer une méthode d’inspection visuelle permettant de corréler ou non des modifications d’aspect à des défauts certains sans passer par des diagnostics coûteux, comme l’électroluminescence, le flash-test ou plus simplement le traceur IV.

Le graphe ci-dessous illustre les différentes défaillances que peut connaître un module PV, avec en haut celles liées à l’usure et en bas celles liées à l’environnement.

Occurrence des défaillances module sur 20 ans d’exploitation - JPEG - 193.4 ko
Occurrence des défaillances module sur 20 ans d’exploitation
Crédit photo : IEA PVPS T13

Il convient de préciser que toutes les modifications d’aspect ne sont pas corrélées à une baisse de la puissance. En particulier, la décoloration de l’EVA qui est un phénomène continu (en jaune vif sur le graphe ci-dessus) ne commence à affecter la puissance du module qu’au bout de trois ans et ce, de manière conséquente, qu’après dix-huit ans d’exploitation.

Cette précision faite, on peut constater que les défauts se déclenchent en grande majorité les sept premières années d’exploitation. Parmi ceux-ci, les fissures de cellules sont les plus fréquentes durant les deux premières années. Les défaillances liées au phénomène de PID surviennent dans les trois ou quatre premières années. Le sectionnement des interconnexions a lieu après quatre ans et continue de se produire sur toute la durée de vie du module. Les défauts liés aux diodes by-pass sont révélés durant les dix premières années


Liens internes : Points clés pour une installation plus performante

Dernière mise à jour : 27 octobre 2017
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