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Une étude mondiale soulève des questions sur les performances à long terme des modules photovoltaïques sur site dans les installations solaires

Le programme mondial de fiabilité sur le terrain de DuPont est un programme hautement développé d’inspection et d’analyse sur site qui permet de suivre la dégradation des matériaux et son effet sur les performances du module. Cette analyse de terrain de 2019 a été compilée à partir des inspections et des analyses effectuées par les équipes de DuPont de près de 2 GW d'installations photovoltaïques dans le monde. Bien que notre analyse sur le terrain porte sur tous les composants, nous accordons une attention particulière à la durabilité de la feuille de fond, qui joue un rôle essentiel pour garantir que les modules dureront suffisamment longtemps pour atteindre les objectifs financiers de leurs propriétaires.

Tendances des défauts de modules
Bien qu’il n’y ait pas de défauts dans la majorité des matériaux de module, les défauts suivants ont été observés à certains niveaux dans les modules PV mis en service: Cellule / Interconnexion (corrosion, point chaud, traces d’escargots, interconnexion rompue, fissures, traces de brûlure); feuille de fond (couche extérieure [air side] et couche interne [cell side] fissuration, délamination, jaunissement); encapsulant (décoloration, brunissement, délaminage); et autres défauts (défauts de verre, perte de revêtement AR, boîte de jonction).

Après avoir évalué l'étendue des défauts situés spécifiquement au niveau de la feuille de fond de ces modules PV, les causes suivantes ont été identifiées:

Défauts de la feuille de fond par âge du panneau
Il y avait une forte augmentation des défauts de la feuille de fond après 4 ans pour les matériaux de module concurrents, mais les défauts de Tedlar® sont restés à un faible 0,04%. En fait, la feuille de fond à base de film Tedlar® PVF conserve les taux de défauts les plus faibles, même après 35 ans sur le terrain.

Défauts de la feuille de fond par mode de dégradation
La fissuration et la délamination peuvent compromettre l'isolation électrique du module. Le jaunissement peut entraîner une dégradation mécanique et une fragilisation de nombreux polymères de la feuille de fond.

Échecs communs
Les résultats de l’étude 2019 du programme mondial de fiabilité sur le terrain de DuPont ont révélé de nombreux problèmes courants sur le marché des supports de feuilles de fond dans une grande variété de paysages:

Échecs de la feuille de fond en PVDF comprennent la fissuration de la couche externe (permettant le délaminage, exposant directement la couche centrale à l'environnement) et le jaunissement de la couche interne (signe précoce de la dégradation et de la fragilisation des matériaux).

Échecs de la feuille de fond en polyamide incluent les fissures traversantes généralisées de la feuille de fond, qui prévalent le long des rubans de barres omnibus et peuvent s'étendre aux espaces vides des cellules et à d'autres régions dans lesquelles l'altération continue Ces fissures peuvent provoquer des arcs électriques et des courts-circuits (conduisant souvent à une combustion localisée et parfois à des incendies de modules complets) et à des déclenchements et des défauts de mise à la terre de l'onduleur. À ce jour, il y a eu plus de 12 GW de pannes sur le terrain.

Échecs de la feuille de fond en PET comprennent la fissuration de la couche interne (permettant à l'humidité de pénétrer, entraînant souvent la corrosion du jeu de barres) et la fissuration de la couche externe (exposant le noyau en PET à la dégradation de l'environnement et permettant à l'humidité de pénétrer). Exposer l'intérieur des modules à l'humidité peut entraîner des courts-circuits, des déclenchements de l'onduleur, une perte de puissance et des incendies multiples.

Défaillance du module de verre comprennent le délaminage (semble provenir des bords d’un module ou de cellules individuelles) et la fissuration (provient vraisemblablement de rayures ou d’éclats sur les surfaces et les bords du verre ou des sources de contrainte introduites par le système de rayonnage).

Materials Matter ™ en matière de feuilles de fond
Un grand producteur d'énergie indépendant (IPP) en Arizona a découvert qu'un de leurs sites produisait moins d'énergie que prévu. Après avoir examiné le système pour détecter les défaillances, ils ont constaté que certaines feuilles de fond avaient commencé à se fissurer et à se délaminer, ce qui entraînait des courants de fuite élevés déclenchant des onduleurs et entraînant des arrêts partiels et des démarrages tardifs. DuPont a inspecté le site, vieux de 7 ans, dans le cadre de son programme d'inspection de modules sur site, et a découvert de nombreuses fissures et délaminages de la feuille de fond de la feuille sur de nombreux modules. Alors que le site était composé de modules d'un seul fabricant et modèle, trois types de feuilles de fond différents ont été identifiés, ce qui suggère que le fabricant du module a utilisé plusieurs nomenclatures pour le même projet. Les résultats étaient clairs:

  • 100% des feuilles de fond en PA présentaient des fissures le long des rubans de barres
  • 100% des feuilles de fond en PET présentent une fissuration de la couche interne
  • 100% des feuilles de dessous en PVDF présentaient une fissuration de la couche externe
  • 0 défaut dans les feuilles de fond Tedlar® PVF

Pour en savoir plus sur les solutions photovoltaïques DuPont, visitez le site photovoltaics.dupont.com.

Bas de page

1 David C. Miller, Michael Kempe, «Le fluage dans les modules photovoltaïques: examen de la stabilité des matériaux et des composants polymères» 35th Conférence des spécialistes du photovoltaïque IEEE (PVSC ’10), Honolulu (2010)

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