Sommaire
- Analyser le toit avant de choisir les panneaux solaires
- PERC, TOPCon ou IBC ?
- La structure peut-elle influencer les performances réelles ?
- Pourquoi une structure optimisée est-elle plus stable et efficace ?
- Le photovoltaïque évolue de la technologie vers la structure
Analyser le toit avant de choisir les panneaux solaires
De nombreuses personnes, lorsqu’elles choisissent des panneaux photovoltaïques, négligent le fait que le toit constitue le véritable point de départ de la conception du système, se concentrant trop sur la puissance et le rendement.
La structure, la surface, l’orientation et les zones d’ombre du toit déterminent la disposition des modules solaires.
Selon le Fraunhofer ISE, en Europe, les pertes de production dues à un ombrage ou à une disposition inadéquate représentent généralement 3 à 8 %. Même les meilleurs panneaux solaires, installés sur un toit mal adapté, ne peuvent pas atteindre leurs performances maximales, compromettant le rendement à long terme du système.
Dans les projets réels, les différences de toitures impliquent des solutions spécifiques :
- Toits résidentiels : surface limitée, importance de l’esthétique et du contrôle du poids ;
- Toits d’entreprises : souvent plats ou métalliques, priorité à la densité de puissance et au retour sur investissement ;
- Toits complexes : en cas d’ombre, de vent fort ou de contraintes structurelles, il faut des modules à plus grande tolérance.
Le choix du type de panneau photovoltaïque doit correspondre aux conditions du toit.
Ainsi, comprendre les caractéristiques de sa toiture donne du sens à la sélection technologique.
À l’époque où coexistent les solutions PERC, TOPCon et IBC, connaître leurs différences de performance et leurs domaines d’application permet de maximiser la rentabilité de chaque mètre carré de toit.
PERC, TOPCon ou IBC ?
L’évolution de la technologie solaire photovoltaïque est rapide : les principales filières de cellules passent du PERC vers le TOPCon et l’IBC.
Cependant, chaque technologie conserve aujourd’hui son propre champ d’adaptation selon le type de toiture.
Pour les propriétaires de projets, l’enjeu n’est pas de rechercher la technologie la plus efficace, mais de choisir celle qui garantit un rendement stable et durable sur leur toit, qu’il s’agisse d’un système photovoltaïque pour entreprise ou d’une installation résidentielle.
Technologie PERC
Mature et économiquement avantageuse. La couche de passivation arrière (Passivation Layer) réduit efficacement la recombinaison électronique. Avec un rendement d’environ 20 à 21 %, la PERC conserve un excellent rapport coût/performance, ce qui la rend adaptée aux projets à budget limité ou nécessitant un retour sur investissement rapide.
Cependant, son coefficient de température est relativement élevé, entraînant une perte de puissance plus marquée en été.
Dans l’ensemble, la technologie PERC convient mieux aux toitures industrielles de grande surface, ainsi qu’aux régions au climat tempéré et à faible amplitude thermique.
Technologie TOPCon
C’est la principale voie de développement des dernières années. En ajoutant une couche d’oxyde tunnel à la structure PERC, la TOPCon améliore le transport des électrons, garantissant une production stable même à haute température.
Par rapport à la PERC, la TOPCon offre un potentiel d’efficacité supérieur et de meilleures performances thermiques : le rendement moyen du panneau photovoltaïque est supérieur d’environ 1 %, avec un coefficient de température plus faible (–0,32 %/°C), assurant une production stable dans les climats chauds.
Sa fabrication exige toutefois une plus grande précision et une meilleure uniformité des matériaux.
Avec la montée en puissance des modules, la TOPCon a été optimisée sur le plan des matériaux, des procédés et du design structurel. Par exemple, la conception 1/3-cut, issue de l’optimisation TOPCon, réduit les pertes thermiques et améliore la stabilité du système en affinant les chemins de courant.
En tant que technologie dominante des cellules de type N, la TOPCon est particulièrement adaptée aux installations photovoltaïques résidentielles et professionnelles recherchant une production stable à long terme et un rendement durable.
Technologie IBC
La technologie IBC déplace toutes les grilles métalliques à l’arrière de la cellule, éliminant ainsi les pertes dues à l’ombrage sur la face avant.
Ce design maximise l’absorption lumineuse et offre une apparence homogène et élégante, parfaitement intégrée à l’architecture du bâtiment.
De plus, sans métal sur la face avant, l’IBC présente une meilleure tolérance à l’ombrage, avec un taux de réflexion d’environ 1,7 %, garantissant une production stable même en conditions de faible luminosité ou de réflexion élevée.
Bien que de conception simple vitrage, les modules IBC surpassent les PERC en matière d’efficacité, de garantie et de coefficient de température.
Leur fabrication reste complexe, nécessitant une précision d’alignement et une interconnexion arrière de haute qualité, ce qui en augmente les coûts.
Combinant efficacité, esthétique et résistance à l’ombrage, les panneaux IBC sont particulièrement adaptés aux projets où l’uniformité visuelle, la réduction de la réflexion et la performance sous ombre partielle sont prioritaires.
À mesure que les différences entre technologies se réduisent, le centre d’innovation du secteur se déplace : les cellules tandem à pérovskite et l’optimisation de la structure des cellules deviennent progressivement les nouveaux axes majeurs de développement du solaire photovoltaïque.
La structure peut-elle vraiment influencer les performances réelles des modules ?
Par le passé, le secteur a concentré ses efforts d’amélioration principalement sur la technologie des cellules, tout en accordant moins d’attention à la structure des modules photovoltaïques, pourtant essentielle pour leurs performances à long terme.
À mesure que les écarts d’efficacité se réduisent, la conception structurelle devient un nouveau levier d’innovation. Elle influence non seulement la puissance nominale, mais aussi la stabilité, la dissipation thermique et la durabilité du module dans différents climats et scénarios d’utilisation.
La structure demi-cellule (half-cut), qui divise les cellules pour réduire le courant de fonctionnement, a longtemps dominé le marché.
Cependant, avec l’évolution des technologies, les limites des demi-cellules deviennent plus évidentes :
- le trajet du courant reste concentré, entraînant toujours des échauffements localisés ;
- l’augmentation du nombre de rubans et de points de soudure provoque, à long terme, une fatigue mécanique due aux cycles thermiques ;
- en cas d’ombre, la déviation du courant s’accentue, augmentant le risque de points chauds (hot spots).
Selon le rapport d’essai DNV 2024, la différence de température à la surface des modules half-cut dans des conditions de forte chaleur peut atteindre 12 à 15 °C, et la température des zones de concentration de courant peut même dépasser 85 °C.
Ce qui semble être une limite du matériau est en réalité un goulot d’étranglement structurel.
L’amélioration des performances des modules ne dépend plus uniquement de l’efficacité des cellules, mais de la capacité à reconfigurer la structure pour redistribuer les chemins de courant et de chaleur.
La conception 1/3 cut, optimisée sur la base de la technologie TOPCon, réduit efficacement le courant de fonctionnement et la chaleur générée, améliorant ainsi la gestion thermique et la fiabilité à long terme.
Pourquoi une structure optimisée est-elle plus stable et plus efficace ?
Avec l’augmentation continue de la puissance des modules photovoltaïques, la stabilité du système devient un enjeu majeur.
D’après les tests conjoints de DNV et du Fraunhofer ISE, dans les projets européens en exploitation à long terme, les pertes de puissance dues à la chaleur, à l’ombrage et aux contraintes de contact représentent 12 à 15 % des pertes totales du système.
Cela signifie que lorsque l’efficacité approche de sa limite, la conception structurelle devient le facteur clé influençant les performances réelles d’un système photovoltaïque.
Mais pourquoi le passage de la demi-cellule à la tiers-cellule permet-il de mieux redistribuer le courant et la chaleur, améliorant ainsi la stabilité et le rendement du module ?
1. Courant plus faible, température plus basse
- La structure 1/3 cut divise chaque cellule en trois parties, abaissant le courant par chaîne à environ 10 A, soit environ 30 % de moins que celui d’une demi-cellule (13–15 A), réduisant significativement la résistance thermique.
- Dans des conditions identiques, les modules TOPCon 1/3 cut présentent une température de fonctionnement réduite d’environ 40 % : la température de surface passe d’environ 86 °C à 60 °C, avec un coefficient de température de –0,29 %/°C.
À 43 °C, la puissance reste supérieure d’environ 1 %, ce qui améliore la production annuelle d’environ 7 %. - Une contrainte thermique moindre diminue les microfissures et la fatigue des soudures, prolongeant ainsi la durée de vie du panneau solaire.
Pour les projets à fonctionnement intensif et continu, les modules 1/3 cut assurent une production stable même en été, sans perte de rendement liée à la chaleur.
2. Production stable malgré l’ombrage
Sur les toits réels, l’ombre, la poussière ou les variations d’angle sont inévitables.
La structure 1/3 cut redéfinit les circuits de courant : lorsque certaines zones sont ombragées, seule une petite partie est affectée, tandis que les autres continuent à produire normalement.
Ainsi, le système photovoltaïque maintient un fonctionnement stable même dans des conditions complexes d’ombrage.
Sur les toits à plusieurs pentes ou partiellement ombragés, la structure à 1/3 cut réduit considérablement les pertes quotidiennes et augmente le rendement global du toit.
3. Densité de puissance plus élevée, structure plus légère
- Pour une surface standard de 1,998 m², les modules à tiers-cellule offrent une puissance de 430 à 460 W, avec une efficacité pouvant atteindre 23,02 %.
- Pour un système TOPCon de 10 kW, les pertes par résistance sont réduites d’environ 48 % par rapport aux demi-cellules, faisant passer la perte annuelle d’énergie de 108,6 kWh à 57,2 kWh.
- Le module ne pèse que 21 kg, avec des charges mécaniques de 5400 Pa à l’avant et 2400 Pa à l’arrière, le rendant particulièrement adapté aux toitures à espace limité ou à charge restreinte.
Grâce à leur puissance surfacique plus élevée et à leur poids réduit, ces modules permettent de raccourcir la période de retour sur investissement et d’optimiser la production sur des surfaces limitées.
En optimisant les chemins du courant et de la chaleur, la structure à tiers-cellule assure un fonctionnement stable et durable, garantissant des performances vérifiables et un rendement fiable à long terme.
Les modules photovoltaïques évoluent de la technologie vers la structure
Lorsque l’amélioration de l’efficacité des modules atteint un plateau technologique, la stabilité devient le facteur déterminant du rendement à long terme des systèmes photovoltaïques.
Pour les installations en toiture, la véritable différence réside dans la capacité de la structure du système à résister à l’épreuve du temps et des conditions environnementales.
La conception 1/3 cut assure un courant plus faible et une répartition thermique plus homogène, permettant au système de maintenir une production stable même à haute puissance, tout en prolongeant la durée de vie des modules.
Pour les entreprises et les investisseurs, le choix du module revient à définir une stratégie de rendement : c’est aussi le choix d’une rentabilité durable et stable à long terme.
C’est pourquoi les modules à tiers-cellule, optimisés sur le plan structurel, sont devenus l’une des options privilégiées des propriétaires de projets, après avoir pris en compte la taille du toit, sa structure et ses capacités de charge.
Grâce à sa solide expertise dans la technologie 1/3 cut, Maysun Solar fournit aux projets photovoltaïques sur toiture en Europe des solutions solaires efficaces et stables.
Grâce à une conception optimisée de la distribution du courant et du contrôle thermique, les modules photovoltaïques TOPCon 1/3 cut maintiennent d’excellentes performances dans des conditions de haute température, de charges légères et de fonctionnement prolongé. Leur plage de puissance s’étend de 430 W à 460 W, garantissant la fiabilité et la rentabilité à long terme du système.
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