L’influence du spectre solaire sur les performances des modules PV

Des scientifiques de l’Université d’Opole et de l’Université des sciences et de la technologie AGH en Pologne ont analysé l’impact de la composante diffuse du rayonnement solaire sur l’efficacité des panneaux photovoltaïques pendant les jours d’été ensoleillés et nuageux. Ils ont constaté que ces changements peuvent affecter leurs performances en fonction des matériaux semi-conducteurs utilisés dans les modules. Le choix du matériau semi-conducteur d’un système PV doit donc prendre en compte sa capacité à fonctionner dans des conditions d’irradiance diverses.

Dans l’étude « Modélisation et analyse de l’influence du spectre solaire sur l’efficacité des modules photovoltaïques » (Modelling and analysis of the influence of solar spectrum on the efficiency of photovoltaic modules), publiée dans Energy Reports, les chercheurs ont proposé une méthode pour obtenir les caractéristiques des spectres de rayonnement solaire dans des conditions météorologiques variables sans recourir à des appareils de mesures sophistiqués. Selon eux, ce modèle peut représenter une solution peu coûteuse pour estimer comment les changements dans la distribution du spectre du rayonnement solaire peuvent avoir un impact sur les propriétés de différents modules photovoltaïques.

Les analyses ont montré que les modules photovoltaïques au silicium cristallin et au séléniure de cuivre-indium (CIS) sont les mieux adaptés pour faire face à l’impact du spectre solaire dans les projets avec trackers, pour lesquels la conversion du rayonnement direct est d’une importance cruciale, selon l’équipe polonaise.

Les modules à couches minces simples et multifonctions à base de silicium amorphe, et éventuellement les produits CIS, sont quant à eux indiqués pour les projets stationnaires sans tracking ou les projets intégrés au bâti sur les façades, où le rôle de la conversion du rayonnement diffus est important. « L’analyse théorique des structures a-Si, à la fois simples et multi-jonctions, montre de meilleures performances de ces dispositifs dans des conditions de faible irradiance, pendant des jours caractérisés par la distribution spectrale des jours nuageux avec une forte teneur en vapeur d’eau dans l’air, écrivent les chercheurs dans l’article. Ces types d’appareils devraient présenter une efficacité inchangée aussi bien à midi que le matin et en fin d’après-midi ».

Pour parvenir à ce résultat, les travaux de recherche ont été réalisés grâce au SolarSpectrum, un simulateur de spectre utilisé pour mesurer l’influence des changements dans la distribution spectrale du rayonnement solaire. La simulation a pris en compte les coordonnées géographiques du lieu d’étude, les conditions atmosphériques locales, l’heure solaire, la saison de l’année, l’azimut et l’exposition de la pente du module PV. Ces données ont ensuite été comparées à celles résultant de la simulation réalisée avec d’autres simulateurs tels que les modèles Smarts2, Spectal2, Modrtran et Brite. Les universitaires ont précisé que l’erreur de simulation spectrale était inférieure à 5 %.