Etude du vieillissement des systèmes solaires photovoltaïques et évolution des performances dans le temps

Abstract

Les performances des modules photovoltaïques sous conditions réelles sont assez différentes que celles déterminées sous conditions de laboratoire pendant la qualification ou la certification. Cette différence est due au fait que les systèmes PV sont très sensibles aux conditions climatologiques de site d’installation : rayonnement solaire, température, pression, humidité, vitesse du vent, pluviométrie, etc., alors que pendant la certification ou la qualification, de telles conditions sont appliquées par séquence prédéterminée. C’est le fonctionnement des modules sous les conditions réelles qui mène au changement des caractéristiques physico-chimiques en provoquant le vieillissement des matériaux constitutifs du module et la dégradation de ses performances. Certaines problématiques dans le domaine photovoltaïque sont peu abordées. Il y a un manque de retour d’expériences permettant de confirmer la durée de vie des modules photovoltaïques, de quantifier les dégâts causés par les différents modes de dégradation/vieillissement et l’évolution des performances électriques des modules PV dans le temps, dans un environnement donné et sous les différents types de vieillissement. Afin de mieux comprendre l’impact de celui-ci sur l’efficacité des systèmes PV, cette thèse explore les différences entre la performance électrique d’un module photovoltaïque sous conditions STC et sous conditions réelles, la dégradation causée par la fissuration des cellules et l’impact de profondeur d’une fissure sur le rendement. La simulation numérique sous MATLAB nous a permis de tenir compte de la différence entre la simulation sous conditions de test standard STC et simulation sous conditions réelles qui varie en fonction du temps, les valeurs réelles représentant 35% à 70% de la puissance théorique proposée. L’étude de la fissuration des cellules PV nous a permis d’estimer la dégradation des performances d’un module photovoltaïque. La variation sous conditions STC est de 70,67% pour la puissance maximale et 70,98% pour le rendement, alors que pour le fonctionnement sous conditions en temps réel, la puissance varie entre 24,57 et 25,82% et de même la plage de variation pour le rendement se situe entre 5 et 6,64%. Un autre point a été rapporté concernant l’impact de la profondeur de la fissure sur la production d’une cellule PV. Une modélisation a été faite sous COMSOL Multiphysics, les résultats montrent qu’il existe une relation proportionnelle entre la profondeur de la fissure et la déclinaison des caractéristiques électriques