Bibliographie & annexes
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Présentation
En anglais
RÉSUMÉ
Dans cet article, on s'intéresse à la Dégradation Induite par le Potentiel qui touche la filière photovoltaïque : tout d'abord, les effets qu’il produit pour les différentes technologies de modules photovoltaïques, et sur différentes échelles, ainsi que les causes et facteurs aggravants du phénomène ; ensuite, les différentes méthodes d’analyses et les solutions disponibles aujourd’hui. Le dernier paragraphe est consacré à des cas pratiques observés.
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In this article, we are interested in the Potential-Induced Degradation that affects photovoltaic applications: first, we will describe the effects which are produced for the different photovoltaic modules technologies, and different levels, as well as the causes and aggravating factors of the phenomenon; then, the various analysis methods and solutions available today. Finally, we discuss practical cases.
Auteur(s)
-
Benjamin FRITZ : Ingénieur recherche et développement (R&D) Solar Performance, La Possession, Réunion, France
INTRODUCTION
La dégradation induite par le potentiel, plus couramment désignée par le sigle PID (Potential Induced Degradation) est un phénomène provoquant chez les cellules photovoltaïques une perte de rendement due à la présence de courants de Foucault qui s’y forment. La présence de courants de fuite altère les cellules photovoltaïques à l’intérieur même d’un module. Ces courants apparaissent lorsque le cadre du module (ou son environnement immédiat) est à un potentiel beaucoup plus élevé que les cellules.
L’industrialisation des modules photovoltaïques et leur évolution favorisent le phénomène, plus courant en Europe qu’aux États-Unis. Le PID se décrit comme une dégradation rapide d’un module photovoltaïque, engendrant des pertes économiques importantes dans le solaire photovoltaïque.
Après la présentation du concept de la PID, les causes et facteurs aggravant à l’échelle d’une cellule, d’un module et d’une centrale, ainsi que les moyens pour identifier le PID, les recouvrements possibles et leurs impacts, sont étudiés.
1839 – En plongeant une électrode dans une solution conductrice exposée à la lumière, Antoine Becquerel et son fils Edmond découvrent l’effet photovoltaïque .
1921 – Albert Einstein reçoit le Prix Nobel de Physique pour avoir été le premier à expliquer en 1905, l’effet photoélectrique.
1923 – Robert Andrews Millikan reçoit également le Prix Nobel de Physique pour avoir confirmé par ses travaux les prédictions d’Albert Einstein.
1977 – La puissance photovoltaïque installée dans le monde atteint 500 kilowatts (kW).
1978 – Le JPL, un centre de recherche spatial de la NASA en Californie, publie l’effet d’une tension cadre-cellule sur les performances de cellules photovoltaïques, première publication de l’effet PID .
1999 – La puissance photovoltaïque installée dépasse 1 Gigawatt (GW).
2010 – L’ancien fabricant allemand de modules Solon introduit le terme de Potential-Induced Degradation .
2013 – D’après l’ISE Fraunhofer, seuls 4 grands fabricants de modules parmi les 23 existants sont considérés comme non affectés par le PID.
2018 – La puissance photovoltaïque mondiale installée passe la barre des 500 GW.
2020 – Le phénomène n’est pas encore pris compte dans la liste de procédures de test de la norme IEC 61215-1.
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KEYWORDS
solar modules | solar cells | optoelectronics
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Méthodes de caractérisation du PID
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2. Différents niveaux d’échelle pour le PID
2.1 Au niveau du système
Le facteur le plus important pour le PID est la différence de potentiel entre la cellule et le cadre. La tension du système dépend du nombre de modules connectés en série, ainsi que de la température et l’irradiation.
Cette différence de potentiel est liée à la position des modules connectés en série dans la chaîne et au type de mise à la terre. Trois configurations sont possibles : mise à la terre de la polarité positive, mise à la terre de la polarité négative, et aucune mise à la terre. Le potentiel d’une chaîne a la même polarité avec une mise à la terre positive et une mise à la terre négative, comme le montre la figure 2 . Lorsque le système n’a pas de mise à la terre, une première partie des modules sont à un potentiel positif et la seconde partie d’entre eux à un potentiel négatif ; c’est ce qu’on appelle le potentiel flottant. Le potentiel flottant s’observe lorsqu’un onduleur sans transformateur qui ne permet pas la mise à la terre est utilisé, suivant le schéma de la figure 3 . La dégradation induite par le potentiel s’observe dans le cas d’un système photovoltaïque dont les cellules présentent un potentiel négatif par rapport au cadre.
Le problème de la dégradation induite par le potentiel PID concerne bien plus les grandes centrales européennes que les centrales des États-Unis, puisque la tension limite légale d’une centrale...
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Différents niveaux d’échelle pour le PID
BIBLIOGRAPHIE
-
(1) - BECQUEREL (A.E.) - Mémoire sur les effets électriques produits sous l’influence des rayons solaires. - Comptes Rendus, vol. 9, p. 561-567 (1839).
-
(2) - Environmental qualification testing of terrestrial solar cell modules. - JPL, Hoffman (1978).
-
(3) - PINGEL (S.), FRANK (O.), WINKLER (M.), DARYAN (S.), GEIPEL (T.), HOEHNE (H.), BERGHOLD (J.) - Potential induced degradation of solar cells and panels. - In Proc. 35th IEEE Photovoltaic Spec. Conf., Honolulu, HI, États-Unis, p. 2817-2822 (2010).
-
(4) - LUO (W.), SHENG KHOO (Y.), HACKE (P.), NAUMANN (V.) - Potential-induced degradation in photovoltaic : a critical review. - Energy and Environmental Science (2017).
-
(5) - SWANSON (R.), CUDZINOVIC (M.), DECEUSTER (D.), DESAI (V.), JURGENS (J.), KAMINAR (N.), MULLIGAN (W.), RODRIGUES-BARBOSA (L.), ROSE (D.), SMITH (D.), TERAO (A.), WILSON (K.) - The surface polarization effect in high-efficiency silicon solar cells - (2005).
-
...
DANS NOS BASES DOCUMENTAIRES
NORMES
-
Modules photovoltaïques (PV) par applications terrestres – Qualification de la conception et homologation – Partie 1 : exigences d’essai - NF 61215-1 - 2017
1.1 Constructeurs – Fournisseurs – Distributeurs (liste non exhaustive)
Logiciel spécialisé dans l’énergie
Energy Soft https://www.s4e.fr
Instruments de test et mesure
Chauvin Arnoux https://www.chauvin-arnoux.com/fr
Caméras thermiques
Flir System https://www.flir.fr
Drones
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