Une étude récente menée par un organisme de certification international a révélé que la résistance des panneaux solaires à l'usure varie considérablement, mais que l'endroit où ils sont fabriqués a peu à voir avec la qualité.
Le rapport, le PVEL-GTM
Fiche d'évaluation de la fiabilité des modules photovoltaïques
a été publié par la société norvégienne
DNV GL
. Les tests, effectués par PV Evolution Labs (PVEL), comprenaient cinq catégories de tests. Le nombre de fabricants de modules photovoltaïques participants variait de 17 à 22 selon les tests.
Les modules ont été testés pour déterminer comment leur efficacité de conversion solaire a résisté à divers degrés de stress. Le « rendement » des cellules solaires fait référence à la proportion d'énergie provenant du soleil qui peut être convertie en électricité via le photovoltaïque. En moyenne, les panneaux solaires d'aujourd'hui ont un taux d'efficacité solaire de 15 à 18 % (les meilleurs PV ont un taux de conversion pouvant atteindre 22 %). Ainsi, chaque panneau solaire serait testé en fonction de son efficacité initiale.
Kyocera
Les panneaux solaires produits par Kyocera Corp. étaient l'un des deux produits les plus performants, selon l'étude.
Les cinq catégories de test du tableau de bord 2016 couvrent chacune des principales sources de dégradation des performances au cours de la durée de vie d'un module solaire : cycles thermiques répétés, contrainte de charge mécanique dynamique, conditions d'humidité-gel, exposition à la chaleur humide et dégradation induite par le potentiel.
Selon l'étude, 55 à 60 % des modules les plus performants ont été fabriqués en Chine. "Cela démontre que l'emplacement de fabrication n'est pas un bon indicateur de fiabilité", a déclaré l'étude.
Les chercheurs ont averti que les résultats de leurs tests devaient être pris avec des pincettes, déclarant qu'"il n'y a pas de test plus vrai de la fiabilité d'un module solaire que les conditions réelles".
Mais, comme 85 % des 234 GW (un gigawatt équivaut à un milliard de watts) de capacité photovoltaïque mondiale installée sont sur le terrain depuis moins de cinq ans, il faudra encore plus de 20 ans avant que des données réelles sur le terrain puissent être recueillies, selon le rapport. déclaré.
Les tests et les résultats
Dans l'ensemble, "de nombreux modules photovoltaïques ont bien fonctionné dans tous les tests", selon le rapport. Par exemple, huit produits de fabricants se sont dégradés de moins de 3 % en efficacité de conversion solaire après avoir subi quatre fois le test de cyclage thermique. Cependant, 19 entreprises ont participé au test de cyclage thermique avec des taux de dégradation de l'efficacité variant de 1 % à 35 %.
Les différentes couches d'un module PV.
Le test de cyclage thermique se compose de modules qui sont chauffés de 40 ° Celsius à 85 ° Celsius. Lorsque la température dépasse 25° Celsius, le courant de puissance maximum est injecté dans les modules, provoquant un échauffement localisé si les soudures se dégradent.
Quatre des sept modules les plus performants ont été fabriqués en Chine. Phono Solar (produit à Nanjing, Chine) et Kyocera Corp. (basé en Chine mais produit à Tijuana, Mexique) étaient les fabricants les plus performants, avec moins de 1,5 % de dégradation. D'autres modules très performants ont été produits à Taïwan.
Laboratoire DNV GL
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Le test de chaleur humide a également produit des résultats variables. Les modules ont été maintenus à une température constante de 85 °C et à une humidité relative de 85 % pendant 1 000 heures (environ 42 jours).
Vingt et une entreprises ont participé au Damp Heat Test, avec des taux
de dégradation variant de 0,6 % à 58,8 %. Six des 10 modules les plus performants étaient de fabrication chinoise. Les autres modules supérieurs ont été produits au Mexique, à Taïwan et à Singapour.Un autre test qui a produit des résultats de grande envergure était le test de dégradation induite potentielle (PID), où un 1kV (kilovolt ou 1 000 volts) est appliqué dans des conditions de test de chaleur humide pendant 100 heures. Le test fournit les conditions de température et d'humidité nécessaires pour stimuler une fuite accrue de courants électriques.
Vingt-deux entreprises ont participé au test PID, avec des taux de dégradation variant de 0 % à -58,3 %. Sept des 13 modules les plus performants étaient de fabrication chinoise. Les modules les plus performants restants ont été produits au Mexique, à Taïwan, à Singapour et en Pologne.
Pourquoi l'étude a été réalisée
L'une des raisons de l'étude, a déclaré DNV GL, est que le
baisse spectaculaire du prix des modules
, qui a contribué à catapulter l'adoption, a introduit des problèmes de qualité.
Les coûts des modules solaires photovoltaïques (PV) ont chuté de 75 % depuis fin 2009.
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« Le tableau de bord de fiabilité des modules photovoltaïques PVEL-GTM vise à résoudre ce problème critique. Grâce à son analyse des performances spécifiques aux fournisseurs, le tableau de bord peut aider les investisseurs et les développeurs à générer des stratégies d'approvisionnement de qualité pour assurer la viabilité du projet à long terme », a déclaré DNV GL.
En règle générale, une baisse de 20 % de l'efficacité des modules photovoltaïques est considérée comme un échec, selon le National Renewable Energy Laboratory (NREL) des États-Unis. Mais il n'y a pas de consensus sur la définition de la panne, car un module à haut rendement dégradé de 50 % peut encore avoir un rendement plus élevé qu'un module non dégradé issu d'une technologie moins performante.
La garantie standard actuelle de 25 ans est généralement déclenchée si les modules se dégradent de plus de 3 % au cours de la première année et à un taux linéaire jusqu'à 80 % de leur puissance d'origine au cours de la 25e année, selon GTM Research.
La plupart des installateurs solaires intègrent dans les contrats un taux de dégradation de l'efficacité photovoltaïque attendu qui ne dépasse généralement pas 20 % sur la durée du contrat. Par exemple, SolarCity, le plus grand installateur solaire résidentiel aux États-Unis,
garantit que l'efficacité de son panneau
ne se dégradera pas en dessous d'un taux d'efficacité de 80 % sur un contrat d'achat d'électricité (PPA) de 20 ans.
Un PPA est similaire à un bail, mais vous payez un prix graduel prédéterminé par kilowatt d'énergie solaire que vous utilisez sur une période fixe - généralement 20 ans.
Les deux tiers de la capacité solaire mondiale ont été installés au cours des cinq dernières années. Les installations solaires devraient quadrupler d'ici la fin de la décennie, atteignant 528,1 GW d'ici la fin de 2020, selon GTM Research.
"Le solaire continue de gagner en popularité, mais il est crucial de sélectionner des équipements qui fonctionnent avec succès sur le long terme", a déclaré Jenya Meydbray, vice-présidente de la stratégie et du développement chez DNV GL, dans un communiqué. « Développer une compréhension de la façon dont les modules fonctionnent à mesure qu'ils vieillissent sur le terrain mettra en évidence les risques technologiques et permettra la mise en œuvre d'une stratégie efficace d'assurance qualité des achats. »
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