C’est à une véritable course à la puissance que nous assistons. Les fabricants de panneaux photovoltaïques, surtout chinois, rivalisent de techniques pour proposer à leurs clients des panneaux toujours plus grands et plus puissants.
Le site Clean Energy Reviews vient de publier son classement des panneaux photovoltaïques les plus puissants mis sur le marché :
Parmi ces 5 premiers, quatre d’entre eux ont une puissance nominale supérieure ou égale à 700 W. Le plus puissant, le iPower7 d’Akcome atteint même 730 W – et nous le verrons plus loin, dans certains conditions, ces panneaux peuvent être encore plus puissants. Mais au-delà des données, ce classement présente un grand intérêt pour révéler les tendances de l’industrie photovoltaïque.
Un rendement sans cesse amélioré
La première tendance est la présence dans ce Top 5 de cellules de type N uniquement, et cela s’explique principalement par le plus haut rendement de cette technologie de semi-conducteur. Rappelons que le type se réfère à l’élément utilisé pour doper la couche la plus épaisse de la cellule photovoltaïque, le type N s’opposant au type P. Les cellules de type P ont longtemps dominé le marché, sous l’impulsion initiale notamment des applications spatiales qui appréciaient sa bonne résistance à l’environnement agressif de l’espace. Toutefois, le bon rendement des cellules de type N ont conduit à un engouement certain plus récemment.
Or, nous le voyons dans le tableau, le rendement des panneaux est une caractéristique directement associée à son classement par ordre de puissance : le modèle en haut de tableau à un rendement de 23,5 %, puis les rendements décroissent jusqu’à 22,2 %, ce qui reste une excellente performance.
À lire aussi Cellules solaires à hétérojonction : l’émergence d’une filière européenne prometteuseD’autres caractéristiques soutiennent ce rendement important : la technologie HJT (Heterojunction Technology) notamment, qui occupe les trois premières places, ainsi que la technologie TOPCon. L’hétérojonction est une technique qui a été négligée pendant de nombreuses années, mais qui montre aujourd’hui tout son potentiel : elle consiste à disposer deux couches de silicium amorphe autour d’une couche centrale de silicium monocristallin. Cette disposition a pour intérêt de maximiser la plage de longueur d’onde de la lumière solaire captée et transformée en électricité.
La seconde technique, dite TOPCon, pour Tunnel Oxide Passivated Contact, a également pour objectif de maximiser le rendement. Pour ce faire, elle prévoit en particulier de disposer une couche très mince, inférieure au micron, d’un oxyde en face arrière de la cellule solaire, de façon à minimiser les recombinaisons en surface de la couche semi-conductrice inférieure et doper le rendement.
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L’importance du rendement sur le classement en puissance des panneaux est somme toute logique puisque les cinq panneaux cités ont tous la même surface. Ce sont des panneaux de grande taille : 2,4 mètres de hauteur par 1,3 m de largeur. La course à la plus grande puissance des panneaux photovoltaïque est aussi une course à la plus grande taille, visant à améliorer le rendement des panneaux solaires.
La motivation principale de cette tendance réside dans l’objectif de réduction des coûts d’installation pour les grandes centrales solaires. En effet, des panneaux plus puissants nécessitent une quantité équivalente de raccordements et de main-d’œuvre que des panneaux plus petits, et le coût d’installation par kilowatt de puissance installée est donc plus réduit. Le marché visé par ces grands panneaux est donc principalement celui des producteurs commerciaux d’énergie, qui déploient de grandes centrales, plutôt que les particuliers qui souhaitent équiper leur domicile.
À noter que lors de la 14th International Photovoltaic Power Generation and Smart Energy Conference & Exhibition (SNEC 2020), JA Solar a présenté un panneau de 800 W, de taille considérable (2,2 m de haut et 1,75 m de large) et qui ne sera probablement pas commercialisé.
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Un autre facteur qui explique l’augmentation de puissance des panneaux est la plus grande densité de cellules solaires au sein de la surface. Ainsi, par exemple, Trina Solar et LONGi Solar sont parvenus à réduire l’écart vertical entre les cellules, de 2 à 0,5 mm pour Trina Solar par une technique de bus plus étroit, et de 2 à 0,6 mm pour LONGi par une méthode dite de « soudure intelligente ». La proportion de surface active au sein des panneaux est donc augmentée, conduisant à une puissance plus élevée pour une même taille de panneau.
Enfin, les quatre premiers panneaux du Top 5 sont bifaciaux, c’est-à-dire qu’ils sont capables de produire de l’électricité par leur face avant, mais aussi par leur face arrière. Cette capacité est plus ou moins exploitable selon le montage du panneau (structure, hauteur, angle par rapport au soleil), ainsi que selon l’albedo du sol. Cette possibilité d’augmentation de l’énergie produite n’est pas comptabilisée dans la puissance nominale standard, mais peut-être trouvée dans la documentation du fabricant. Par exemple, en ce qui concerne le iPower7, Akcome indique que lorsque le gain d’un éclairement en face arrière atteint 25 % par rapport à une référence à 690 W en face avant, la puissance du panneau peut atteindre 860 W.
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Comme nous le voyons, les fabricants de panneaux photovoltaïques sont lancés dans une course à la puissance. Mais cette course est avant tout une course technologique, qui passe par de nombreux changements techniques : type de semi-conducteur, taille des panneaux, course au rendement, taille technologies HJT ou TopCon, progrès dans le câblage des cellules… Jusqu’où nous mènera cette course, nul ne le sait, ce que nous savons toutefois avec certitude, c’est qu’elle nous réserve de belles surprises technologiques.
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Aurait-il été plus intéressant pour les lecteurs de ce site (plutôt particuliers que professionnels ?), de comparer les meilleurs rapport rendement/prix ? car à 3,1m2 on est presque à deux fois la surface d’un panneau standard et ce genre de panneau ne convient pas à des micro-onduleurs qui sont parfois indispensables pour des maisons à la toiture complexe et pas forcément optimale.