Impact des micro-fissures sur les performances des cellules solaires

D’après pv magazine International

Des chercheurs de l’Université de York ont étudié comment la performance et la durabilité des cellules solaires peuvent être affectées par des fissures de différentes tailles et la formation de points chauds.

Ils ont précisé que leur travail vise à combler un manque de connaissances sur la question de savoir si tous les types de fissures peuvent entraîner une baisse significative de la production d’énergie de sortie des cellules solaires. « Le problème des fissures dans les cellules solaires s’aggrave à mesure que l’épaisseur de la plaquette est réduite, ont-ils déclaré. C’est le cas parce que l’épaisseur réduite facilite le développement de contraintes mécaniques supplémentaires dans les cellules lorsqu’elles sont assemblées en un module PV à l’échelle réelle ».

Leur analyse a été menée sur des cellules solaires à trois busbars, fournies par un fabricant anonyme, avec une tension en circuit ouvert de 0,61 V, une densité de courant de court-circuit de 38,8 mA/cm² et une puissance de pointe de 4,72 W.

Ils ont utilisé l’imagerie par électroluminescence (EL) au moyen d’un appareil photo numérique d’une résolution de 6k × 4k pixels et d’un objectif de 18-55 mm. « Les échantillons de cellules solaires ont été connectés à une alimentation électrique à des fins de polarisation dans des conditions de court-circuit, ont précisé les scientifiques. Le pourcentage de la fissure a été calculé en soustrayant une image fissurée par rapport à une image sans fissure ».

Le groupe britannique a soumis les cellules à une illumination solaire sous une irradiation variable de 100 à 1000 W/m2 et leur température a été maintenue constante à 25°C. Grâce à ces mesures, il a constaté que les cellules solaires étaient affectées par des pourcentages de fissures allant de 1 % à 58 %.

Les chercheurs ont expliqué que les pertes de puissance de sortie pour les cellules dont le pourcentage de fissures était inférieur à 11 % étaient insignifiantes, ajoutant que ces cellules sont relativement équivalentes aux cellules non fissurées. « Il est reconnu qu’un point chaud se développe si le pourcentage de fissures, qui représente essentiellement une zone inactive dans la cellule solaire, est compris entre 11 et 34 % », ont-ils également expliqué.

Selon les universitaires, leurs résultats confirment que les petites fissures ont un effet négligeable sur le rendement des cellules solaires et qu’elles ne développent pas de points chauds. Ils ont également constaté qu’un pourcentage de fissures de plus de 46 % est également insuffisant pour développer un point chaud, car il existe une zone inactive importante dans les cellules, ce qui signifie que la chaleur localisée peut être critique, mais pas une zone suffisante pour développer un point chaud.

Ils ont présenté les résultats de leurs travaux dans l’article “Rapid testing on the effect of cracks on solar cells output power performance and thermal operation“, publié dans les rapports scientifiques. « Il reste encore quelques questions essentielles à résoudre, liées à ce travail de recherche.Par exemple, comment les fissures ou les points chauds se développent-ils avec le temps ?, ont-ils conclu. Cela doit être étudié sur une période à long terme pour les cellules solaires fonctionnant dans diverses conditions environnementales plutôt que de simplement examiner les cellules solaires sous un éclairage artificiel en intérieur ».