Introduction

La plupart des modules photovoltaïques sont construits à partir d'une poignée de matériaux de base. Un module solaire typique est composé d'un matériau de surface avant, de cellules solaires, d'un matériau d'encapsulation, d'un matériau de surface arrière, du cadre et de quelques pièces de support. Chaque couche a son propre rôle, et ensemble, elles déterminent les performances et la durée de vie du module. Passons-les en revue une par une.

Matériau de surface avant

Ce qu'il fait et pourquoi le verre est gagnant

Le matériau de surface avant d'un module PV doit avoir une transmittance élevée dans la gamme de longueurs d'onde utilisable par les cellules solaires, ainsi qu'un faible indice de réfraction, afin que la lumière du soleil soit absorbée aussi efficacement que possible. Au-delà de la transmission et de la réflexion, le matériau avant doit être imperméable à l'eau, avoir une bonne résistance aux chocs, rester stable sous une exposition UV à long terme et avoir une faible résistance thermique pour empêcher l'eau ou la vapeur d'eau de corroder les contacts métalliques et les interconnexions, ce qui réduirait la durée de vie du module.

Comme les modules sont installés à l'extérieur et font souvent face à des conditions météorologiques difficiles telles que le vent, le sable, la pluie et la neige, le matériau avant doit également avoir une certaine rigidité pour protéger les cellules à l'intérieur des impacts externes.

Il existe plusieurs options pour la surface avant, notamment l'acrylique, les polymères et le verre. Le choix le plus courant est le verre trempé à faible teneur en fer, car il est peu coûteux, solide, stable, très transparent, étanche à l'eau et à l'air, et offre une bonne performance d'auto-nettoyage.

Cellules solaires

Le cœur de la production d'énergie

La cellule solaire est l'une des parties les plus importantes d'un module photovoltaïque et détermine directement la puissance de sortie globale du module. C'est une plaquette semi-conductrice qui génère de l'électricité à partir de la lumière du soleil, et tant que certaines conditions d'éclairage sont remplies, la cellule produit une tension et génère un courant lorsqu'elle est connectée dans un circuit.

Il existe de nombreuses options de cellules. Par technologie de procédé, elles incluent TOPCon, BC, HJT et autres. Par spécification de taille, on trouve 182, 183, 210 et plus encore. Même au sein d'une même technologie et taille, les cellules sont classées par efficacité.

Matériau d'encapsulation

La couche de liaison qui maintient tout ensemble

L'encapsulant assure l'adhésion entre les cellules solaires et les surfaces avant et arrière du module. Il doit rester stable sous haute température et forte exposition aux UV. Il doit également être optiquement transparent, avec une faible résistance thermique et une résistance électrique élevée.

L'EVA (éthylène-acétate de vinyle) est l'encapsulant le plus couramment utilisé. Il se présente sous forme d'un film mince placé entre les cellules et les surfaces avant et arrière, formant une structure sandwich. Ce sandwich est ensuite chauffé à 140-150°C sous une certaine pression pendant un certain temps, permettant à l'EVA de polymériser et de lier le module. Dans l'image ci-dessous, le film semi-transparent sur les cellules est l'EVA.

Backsheet

La surface arrière protectrice

La feuille arrière photovoltaïque est la surface arrière du module. Ses exigences clés sont une faible résistance thermique et la capacité d'empêcher l'eau ou la vapeur d'eau de pénétrer. Les modules à simple verre utilisent généralement un film polymère comme feuille arrière, tandis que les modules à double verre utilisent du verre à la place, car un verre arrière transparent peut absorber la lumière réfléchie par le sol et augmenter la puissance de sortie.

Ruban PV (ruban de cuivre étamé)

Comment le courant est collecté et transporté

Le ruban PV, un ruban de cuivre étamé, est principalement divisé en ruban d'interconnexion et ruban de bus. Le ruban d'interconnexion relie les cellules à l'intérieur d'un module ; il est soudé directement aux barres omnibus conductrices sur la surface de la cellule par une machine de stringer, conduisant et collectant le courant de chaque cellule. Le ruban de bus relie les chaînes de cellules dans un module ; il est soudé aux rubans d'interconnexion et rassemble le courant produit par les cellules dans la boîte de jonction.

La base du ruban PV est en cuivre métallique, recouvert d'une fine couche d'étain. La base en cuivre offre une conductivité élevée et une faible résistance, réduisant la résistance interne du module et diminuant les pertes de puissance. Le revêtement d'étain est nécessaire car le cuivre a un point de fusion élevé et une mauvaise soudabilité ; en déposant de l'étain sur la base en cuivre, le ruban acquiert une bonne soudabilité et permet au ruban d'interconnexion de se lier fermement aux busbars sur la surface de la cellule, assurant ainsi un bon flux de courant.

Boîte de jonction

Le pont vers le circuit externe

La boîte de jonction transmet le courant du module PV. Elle se connecte au ruban de bus interne et relie le module au circuit externe. Elle nécessite de bonnes performances électriques, et sa conception et ses dimensions doivent répondre aux exigences de l'environnement d'exploitation, y compris les exigences électriques, mécaniques, de résistance à la chaleur, à la corrosion et aux intempéries, sans nuire aux utilisateurs ou à l'environnement. Les boîtes de jonction courantes des modules PV utilisent des connecteurs rapides MC4.

Cadre

Résistance, étanchéité et installation facile

Le cadre sert à plusieurs fins. Premièrement, il protège le bord du verre et empêche le module de se fissurer sous l'effet d'une force externe. Deuxièmement, combiné avec le mastic de bordure, il renforce l'étanchéité du module. Troisièmement, il améliore considérablement la résistance mécanique globale du module. Quatrièmement, il facilite l'installation et le transport du module, et sert de support reliant le module à la structure de montage, de sorte qu'une fixation appropriée offre la meilleure résistance aux charges, allant des fixations individuelles aux réseaux intégrés et augmentant la capacité mécanique de l'ensemble du système de centrale électrique.

Mastic

Garder l'humidité à l'extérieur

Le mastic est utilisé pour coller la boîte de jonction à la face arrière du PV, rendant l'espace entre eux étanche et améliorant la résistance aux intempéries du module. Il colle également le module au cadre, renforçant la connexion entre les deux et empêchant la vapeur d'eau de pénétrer dans le module.

Point de vue d'Ooitech

Ooitech croit : les performances et la durée de vie d'un module solaire dépendent de la manière dont ses matériaux en couches, du verre avant au mastic, fonctionnent ensemble comme un seul système.