Sharp bat le record du rendement photovoltaïque à Intersolar

Dans le pavillon A1 à Intersolar, les premiers panneaux chinois visibles affichaient des rendements supérieurs à 19%. Mais la surprise s'est poursuivie avec la visite du pavillon A2 : Sharp dévoile à Intersolar un panneau photovoltaïque avec un rendement de 20%

Voici le panneau détenant le record de rendement photovoltaïque à Intersolar 2018 : Sharp NQ-R258H avec un rendement de 20%. ©PP

20% de rendement photovoltaïque

Présent sur le marché européen du solaire photovoltaïque depuis plus de 20 ans, avec une base installée dans le monde de plus de 50 millions de panneaux PV, Sharp montre à Intersolar une gamme étendue de panneaux photovoltaïques en 48, 60 ou 72 cellules, fabriqués en Chine, en Allemagne ou au Japon, avec des rendements qui vont de 17 à 20%.

Le panneau NQR256A à 48 cellules monocristallines atteint 256 W et affiche un rendement de 19,82%. Il est garanti 10 ans du point de vue matériel et 25 ans en termes de rendement. Mais la vedette de la présentation sur le stand Sharp est le panneau NQ-R258H : toujours 48 cellules et une garantie de 10 ans pour le matériel et de 25 ans avec une décroissance linéaire pour le rendement.

Il affiche une puissance de 258 Wc et un rendement STC de 20%. C’est le premier module photovoltaïque capable d’un tel rendement. Sharp y parvient en déplaçant les connexions électriques à l’arrière du panneau et en utilisant des cellules en silicium monocristallin à haute densité.

Plusieurs autres fabricants de panneaux PV en silicium cristallin, dont le chinois GCL, se rapprochent des 20% de rendement. GCL propose des panneaux avec des rendements de 19,4 et 19,8%. ©PP

Multi-Busbars et Demi-cellules : même combat

En poursuivant notre exploration du salon Intersolar 2018, nous avons rencontré trois fabricants de panneaux photovoltaïques capables d’expliquer l’intérêt des demi-cellules : le russe Hevel, l’allemand Jonsol et le chinois Yingli Solar. Sur les autres stands montrant des panneaux à demi-cellules, les exposants les avaient eux-mêmes découverts à l’ouverture du salon et n’étaient pas vraiment en mesure d’expliquer leur intérêt.

En fait, Georg Ohm, le physicien allemand qui a donné son nom à la Loi d’Ohm, fournit l’explication. La Loi d’Ohm indique que lorsque la résistance diminue, l’intensité mesurée en Ampère augmente. Et lorsque l’intensité augmente pour le même voltage, la puissance en W (P = UI ou encore puissance en W = tension en V x intensité en A) croît.

Les deux développements techniques que l’on observe – la multiplication des Busbars et l’apparition des demi-cellules – servent tous deux à augmenter la puissance des panneaux. L’augmentation du nombre de Busbars – les connecteurs électriques métalliques que l’on voit en façade et/ou à l’arrière de chaque cellule – réduit la résistance entre les cellules. Un peu comme si l’on ajoutait des voies à une autoroute : plus de véhicules (électrons) peuvent l’emprunter simultanément. Nous en sommes à 5 Busbars, mais les constructeurs parlent déjà de Multi-busbars, c’est-à-dire de 12 Busbars : une autoroute à 12 voies.

Le russe Hevel propose à Intersolar 2018 un panneau photovoltaïque en silicium cristallin, composé de 144 demi-cellules. Il atteint 460 Wc, soit un record de puissance pour un panneau à 144 demi-cellules ou 72 cellules.©PP

Les Demi-cellules réduisent l’élévation de la température

Selon Hevel, une architecture en demi-cellules réduit les pertes d’intensité et augmente la puissance des panneaux de 5 à 15 Wc, selon le nombre de demi-cellules. Ce que leur panneau à 144 demi-cellules affichant 460 Wc de puissance nominale semble illustrer. Mais en plus, la réduction des pertes d’intensité diminue la température des demi-cellules.

Hevel estime que pour une température extérieure de 35°C, la température de fonctionnement d’une demi-cellule est d’environ 2,5°C inférieure à celle d’une cellule complète. Ce qui conduit à une augmentation annuelle de production d’électricité de l’ordre de 4,5 à 5% pour chaque Wc.

Enfin, une structure en demi-cellules permet dans le panneau des connexions à la fois en série entre les demi-cellules et en parallèle entre les série de demi-cellules. Ce qui contribue à augmenter à la fois la tension (V) et la puissance (W). Enfin, Hevel débute un programme de recherche pour industrialiser des panneaux photovoltaïques à base de cellules à pérovskites, ainsi nommées d’après le minéralogiste russe Perovski.

Les cellules à pérovskites ne font pas appel au silicium, ni à des métaux rares et promettent des rendements importants. Pour l’instant, elles se sont révélées instables dans le temps. Ce qui n’a pas permis de commercialiser des solutions à pérovskites. De nombreux fabricants, laboratoires et instituts de recherche continuent de les étudier. Nous verrons l’an prochain, si Hevel expose des panneaux à base de pérovskites.

Avec sa série Panda Bifacial 144HCF, Yingli Solar multiplie les solutions pour accroître rendement et puissance : demi-cellules, bi-verre et demi-cellules bifaciales, silicium monocristallin de type N, 5 busbars par demi-cellule, etc. Le rendement est garanti 30 ans avec une décroissance linéaire constante. ©PP

Le rendement du meilleur panneau atteint 20% et la puissance des panneaux dépasse 400 Wc pour 72 cellules. Et après ? L’équipementier Meyer Burger estime qu’en combinant trois technologies – diminution de l’épaisseur des cellules en silicium, connexions par hétérojonction et pilotage des panneaux cellule par cellule -, il sera possible d’atteindre 480 Wc pour 72 cellules et de dépasser 20 % de rendement. ©PP