Des tests approfondis valident la réutilisation de modules solaires de seconde vie âgés de 23 ans

D’après pv magazine International

Des chercheurs de l’Université fédérale de Santa Catarina (UFSC), au Brésil, ont mené des essais sur deux ans sur des modules solaires polycristallins de seconde vie installés sur leur campus et ont constaté qu’ils pouvaient encore assurer un comportement « stable », avec des performances compatibles avec des taux de dégradation annuels pouvant atteindre 0,44 %. Les résultats de la recherche sont disponibles dans l’article intitulé « Le photovoltaïque de seconde vie en pratique : retours de performance d’un cas brésilien », publié dans Solar Energy Advances.

« Malgré les nombreux aspects qui rendent leur adoption difficile, les enjeux d’économie circulaire et de durabilité pourraient jouer en faveur des modules photovoltaïques de seconde vie, en raison du volume considérable de panneaux qui deviendront disponibles avec la croissance exponentielle que connaît cette technologie depuis près d’une décennie », a déclaré à pv magazine l’auteur principal de l’étude, Ricardo Rüther.

« Malgré des arguments solides en faveur du photovoltaïque de seconde vie sur les plans technique, environnemental et de l’économie circulaire, il est difficile de défendre son intérêt d’un point de vue économique, car les modules photovoltaïques en silicium de dernière génération continuent de voir leurs prix baisser », a-t-il ajouté. « Il est actuellement difficile d’imaginer qu’un acteur opte pour un module photovoltaïque en silicium de seconde vie à un prix inférieur d’au moins 50 % aux prix actuels du marché pour des modules neufs et de pointe. Par ailleurs, les durées de garantie restent floues sur ce marché. »

Pour cette expérimentation, l’équipe de recherche a utilisé des modules photovoltaïques multicristallins de seconde vie récupérés à partir d’un système hors réseau démantelé sur l’île de Ratones, au Brésil, initialement installé pour remplacer une production diesel. Le système comprenait 76 modules totalisant 4,7 kW et a fonctionné pendant plus de 22 ans avant d’être remplacé en 2022 par une technologie à plus haut rendement.

Après démantèlement, les modules ont été transportés vers le laboratoire photovoltaïque de l’UFSC pour une évaluation détaillée dans des conditions environnementales côtières similaires. En 2023, tous les modules ont fait l’objet d’inspections visuelles, électriques et de sécurité, conduisant à l’approbation de 68 % d’entre eux pour une utilisation en seconde vie.

Dispositif expérimental

Les modules approuvés ont ensuite été testés selon deux configurations : un dispositif extérieur au niveau du module et une installation raccordée au réseau au niveau système. Au niveau des modules, deux modules représentatifs ont été installés sur un suiveur à un axe, avec des mesures continues des courbes courant-tension (IV) à une résolution d’une minute.

Ce dispositif a permis un suivi détaillé des paramètres électriques tels que la puissance maximale, le courant, la tension et le comportement de dégradation dans des conditions réelles d’exploitation. Des capteurs de haute précision ont mesuré l’irradiance et la température, permettant de corriger les résultats aux conditions d’essai standard.

Un filtrage strict des données a permis d’obtenir des jeux de données de haute qualité, aboutissant à 49 journées valides en ciel clair sur une période de suivi de deux ans.

Des images par électroluminescence ont été réalisées à la fois après le démantèlement et après deux ans d’exposition en extérieur afin de détecter les défauts et de suivre la dégradation. Cette approche combinant mesures électriques et imagerie a permis d’obtenir des informations sur la stabilité à long terme des modules réutilisés.

Les performances du système ont été évaluées à l’aide du ratio de performance (PR), y compris un PR corrigé des conditions météorologiques afin de tenir compte des variations de température. Les données électriques et environnementales ont été collectées et traitées avec des critères de filtrage garantissant leur fiabilité, ce qui a permis d’obtenir 128 jours d’analyse valides.

Des essais complémentaires sur site, incluant des relevés de courbes IV, des mesures de résistance d’isolement et des inspections thermiques par drone, ont été réalisés afin d’évaluer l’intégrité du système. La température de fonctionnement a été estimée à l’aide de modèles établis en l’absence de capteurs directs.

Résultats

Les essais, menés entre 2023 et 2025, ont montré que les modules étaient capables de conserver 87 à 88 % de leur puissance initiale, avec une dégradation supplémentaire minimale d’environ 0,4 % par an. Les courbes IV en conditions de ciel clair ont confirmé un comportement électrique stable sur deux ans, en cohérence avec les mesures réalisées après démantèlement.

Les images par électroluminescence ont, quant à elles, révélé uniquement des réductions modérées de luminescence, sans cellules inactives ni propagation significative de défauts.

Par ailleurs, la dégradation au niveau du système a été estimée en moyenne à environ 0,7 % par an, légèrement plus élevée en raison des désappariements entre modules, mais restant inférieure aux attentes des fabricants.

Les tests de sécurité, incluant la résistance d’isolement et les inspections thermiques, ont confirmé la fiabilité des modules, y compris pour les unités réparées présentant de légères fissures. Ces modules réparés n’ont montré que de légers points chauds, sans risque immédiat pour les performances ou la sécurité.

« Globalement, cette étude fournit des preuves complètes des performances, de la fiabilité et du comportement de dégradation des modules photovoltaïques de seconde vie », a déclaré Rüther. « Elle démontre que, malgré leur vieillissement, une part significative des modules démantelés peut encore fonctionner efficacement. Toutefois, des incitations financières restent nécessaires pour structurer et développer les marchés de la réutilisation de manière durable. »

L’UFSC accueille également le plus ancien système photovoltaïque du Brésil. Il a été installé par Rüther lui-même en 1997, après un postdoctorat en systèmes d’énergie solaire à l’Institut Fraunhofer pour les systèmes d’énergie solaire (Fraunhofer ISE), à Fribourg, en Allemagne.

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