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Parlons d'un défaut particulier: le "PID" ou "Dégradation induite par le potentiel"

En conditions réelles de fonctionnement des modules photovoltaïques, il existe des pertes de rendement « mystérieuses » liées au phénomène de dégradation induite par le potentiel (PID). Ce phénomène a rapidement attiré l’attention au sein de l’industrie PV avec l’élaboration de normes internationales et de nouvelles méthodes de test.

Cet article présente le contexte du PID et explore les facteurs d'impact associés et les moyens de réduire le PID.

"Qu'est-ce que la dégradation induite par le potentiel (DIP) ?"
Couramment appelé PID, elle fait référence au phénomène de pertes de puissance de sortie d'un module solaire PV. Elle résulte de la fuite du courant électrique de la cellule solaire PV vers le cadre du panneau.
Concrètement, les ions négatifs vont migrer du semi-conducteur vers d'autres composants du module - tels que le verre et le cadre - tandis que les ions positifs migrent vers le semi-conducteur à partir de ces composants. Cette migration des ions a un impact sur les caractéristiques électriques de la cellule solaire et entraîne une dégradation de la puissance de sortie.
"Quels sont les principaux facteurs d'impact du PID ?"
Fondamentalement, les facteurs rendant le PID possible existent sur tous les modules et systèmes solaires, mais il dépend d'une série de facteurs (imprévisibles) conduisant à ce qu'un module soit affecté ou non par le PID.
Les principaux facteurs accélérant le PID sont les facteurs environnementaux, les facteurs liés aux matériaux et les facteurs liés au système. L’humidité et la température d’exposition des panneaux solaires sont les principaux facteurs environnementaux susceptibles de provoquer un PID.
Avec l'augmentation de la température et de l'humidité qui peuvent accélérer la dégradation de la performance de sortie d'un panneau solaire, il reste peu de choses sous le contrôle d’un opérateur excepté le choix du lieu d’installation du système PV.
Les facteurs liés aux composants matériels concernent la qualité et les propriétés matérielles de certains types de cellules, de verre, d'encapsulation, etc. pouvant conduire à un PID.
Le sodium est parfois utilisé comme composant matériel du verre d’un module. Cependant en présence d’humidité, il devient un ion très mobile dans le Silicium ce qui engendre le PID.
Sachant cela, le PID peut donc potentiellement être réduit en utilisant des types de verre avec une concentration faible ou nulle en sodium.
"Signes et dépannage des PID"
Les PID sont dans la plupart des cas indiqués par des pertes de rendement brutales. On observe alors une diminution du point de puissance maximale (MPP) et de la tension en circuit ouvert (Vco).
Pour détecter les PID dans un système PV, des voltmètres standards peuvent être utilisés pour mesurer et comparer les tensions en circuit ouvert Vco de modules situés aux extrémités opposées d'un réseau.
Une mise à la terre incorrecte entraînant une polarisation négative des cellules est aussi un facteur d'impact PID important qui peut être évité par une mise à la terre appropriée. Il peut y avoir soit des PID irréversibles sous forme de réaction électrochimique dommageable, soit des PID réversibles sous forme d'effets de polarisation où des charges statiques s'accumulent à la surface des cellules. Ce dernier effet peut être atténué en inversant le potentiel de la tension appliquée.