Les microfissures à l'intérieur des panneaux solaires sont de minuscules fractures ou fissures qui peuvent apparaître dans les cellules photovoltaïques ou les couches de protection de la structure des panneaux solaires. Ces fractures, bien que souvent microscopiques et indétectables à l'œil nu, jouent un rôle crucial dans l'influence des performances globales et de la durée de vie des panneaux solaires. Les microfissures peuvent affecter les performances du panneau solaire, entraînant une perte de puissance, une durée de vie beaucoup plus courte, voire l'arrêt de la production d'énergie de l'ensemble du panneau solaire. Cet article explique les causes des microfissures sur les panneaux solaires, comment elles sont détectées, leurs effets, et quels types de panneaux solaires sont moins susceptibles de les produire.
Contenu :
- Pourquoi y a-t-il des microfissures sur mes panneaux solaires ?
- Quels Dommages Peuvent Être Causés par les Microfissures ?
- Comment Inspecter les Microfissures lors de l'Installation et de l'Exploitation des Panneaux Solaires ?
- Choisissez les Bons Panneaux Solaires pour Réduire les Microfissures
Pourquoi y a-t-il des Microfissures sur mes Panneaux Solaires ?
Les causes des microfissures peuvent être diverses et complexes :
Défauts de fabrication :
Des pratiques incorrectes pendant le processus de fabrication peuvent contribuer de manière significative à l'apparition de microfissures sur les panneaux solaires. Une manipulation inadéquate, une sélection de matériaux sous-optimale ou des lacunes dans le contrôle qualité créent un environnement où des vulnérabilités sont introduites. Ces vulnérabilités, découlant de l'étape de fabrication, deviennent des catalyseurs potentiels pour l'initiation et la propagation de microfissures dans la structure du panneau solaire. Par conséquent, cela souligne la nécessité cruciale d'une attention méticuleuse aux détails, d'une formation adéquate du personnel et d'une adhérence stricte aux protocoles de contrôle qualité tout au long du processus de fabrication pour minimiser le risque de formation de microfissures.
Contrainte mécanique :
La contrainte mécanique est un facteur significatif contribuant à la formation de microfissures sur les panneaux solaires, et elle peut être catégorisée en différentes phases, notamment le transport, l'installation et les facteurs environnementaux externes.
Pendant le transport, la contrainte mécanique peut avoir un impact significatif sur les panneaux solaires, en particulier en ce qui concerne l'emballage, le stockage et les pratiques de manipulation dans la chaîne d'approvisionnement. Des procédures d'emballage ou de stockage inappropriées peuvent soumettre les panneaux solaires à une pression excessive, entraînant potentiellement la formation de microfissures. Des méthodes de transport inappropriées, y compris une manipulation brutale ou un empilement incorrect, peuvent soumettre les panneaux solaires à des vibrations et à des impacts, provoquant une contrainte mécanique et un risque accru de formation de microfissures.
Par conséquent, résoudre les problèmes liés à l'emballage, au stockage et à la manipulation est crucial pour minimiser le potentiel de formation de microfissures pendant la phase de transport.
La contrainte mécanique induite par l'installation est également une préoccupation majeure pour les panneaux solaires. Des pratiques telles qu'un empilement incorrect, le repos d'équipements sur les panneaux, des heurts accidentels et une installation sur une surface non plane peuvent créer des points de pression localisés, conduisant à la formation de microfissures. Traîner les panneaux pendant le transport introduit une contrainte due au frottement, tandis que des techniques de transport incorrectes, comme n'utiliser qu'une seule personne ou s'asseoir sur le bord du module, peuvent provoquer des forces inégales. Ces pratiques présentent un risque pour l'efficacité et la longévité des panneaux solaires, soulignant la nécessité de procédures de manipulation et d'installation soigneuses pour atténuer la contrainte mécanique et assurer des performances optimales.
Comme le montre la figure ci-dessous, il a été conclu à partir de tests que le fait de reposer incorrectement les épaules et la tête sur le panneau lors de la montée d'escaliers entraînait une baisse de puissance de 1%. La bonne façon de porter le panneau est d'équilibrer le poids dans vos mains contre le cadre du panneau.
(Exemple de dégradation des performances due à un transport incorrect d'un panneau solaire）
(La bonne façon de transporter un panneau solaire)
Au cours du fonctionnement à long terme des panneaux solaires, des facteurs environnementaux externes, tels que le stress lié aux conditions météorologiques telles que le vent, la grêle et les variations extrêmes de température, jouent un rôle significatif dans l'imposition d'une contrainte mécanique sur les panneaux solaires. Ces agents de stress environnementaux, lorsqu'ils persistent dans le temps, peuvent contribuer au développement cumulatif de microfissures. Par conséquent, une approche globale pour minimiser le risque de formation de microfissures dans les panneaux solaires implique la compréhension et la réduction de la contrainte mécanique à diverses étapes, du transport à l'installation et à l'exploitation. En abordant à la fois les pratiques internes de manipulation et les facteurs environnementaux externes, la fiabilité et les performances globales des panneaux solaires peuvent être améliorées.
Cycles Thermiques :
Les cycles thermiques, résultant des fluctuations quotidiennes et saisonnières de la température, émergent comme un facteur essentiel contribuant au développement de microfissures dans les panneaux solaires. L'expansion et la contraction constantes des matériaux à l'intérieur des panneaux solaires, influencées par les conditions de lumière solaire et météorologiques variables, créent des conditions favorables à l'initiation et à la propagation de microfissures sur des périodes prolongées d'exposition. Le stress répétitif induit par les cycles thermiques souligne l'importance de prendre en compte les variations de température dans la conception, la fabrication et les processus d'installation des panneaux solaires pour améliorer leur durabilité et leur longévité.
Quels dommages peuvent être causés par les microfissures ?
Résistance Accrue et Dommages Thermiques : Les microfissures peuvent entraîner une augmentation de la résistance électrique, élevant les températures et créant des points chauds. Cette escalade des dommages thermiques contribue davantage à la détérioration globale de la cellule solaire affectée. Dans certains cas, les microfissures peuvent se propager, conduisant à l'isolement d'une zone significative à l'intérieur d'une cellule individuelle du circuit. Cet isolement peut entraîner un biais inverse, induisant des températures élevées dans la section connectée de la cellule. À mesure que les températures augmentent, il existe un risque de causer des dommages permanents, diminuant non seulement la production d'énergie, mais, dans des cas extrêmes, pouvant entraîner une défaillance catastrophique, telle que la rupture du verre ou, dans des cas malheureux, un incendie dû à la chaleur intense générée par une cellule en biais inverse.
Production d'Énergie Réduite : L'augmentation de la résistance électrique conduit à une diminution de la génération d'énergie, provoquant un déclin de l'efficacité globale du panneau solaire.
Propagation de fissures et Défaillance du module : Si les microfissures s'allongent, elles peuvent évoluer en fissures plus importantes, potentiellement interrompant ou mettant fin à la production d'énergie de l'ensemble du module. Ce résultat nécessite un remplacement et impacte significativement la durée de vie globale du panneau solaire.
Pour atténuer ces effets néfastes, la détection précoce lors d'inspections régulières est essentielle. Diverses méthodes, comme mentionné précédemment, peuvent être utilisées pour identifier et traiter rapidement les microfissures, assurant ainsi la performance soutenue et la longévité des panneaux solaires.
Comment inspecter les microfissures lors de l'installation et de l'exploitation des panneaux solaires ?
La détection des microfissures dans les panneaux solaires est un processus essentiel pour garantir des performances optimales et une longévité prolongée. Diverses méthodes d'inspection répondent à des scénarios distincts à la fois pendant l'installation et les phases d'exploitation :
EL (Électroluminescence) :
L'électroluminescence (EL) fonctionne sur le principe de la génération de lumière lorsqu'un courant électrique est appliqué à un matériau. Dans le domaine des cellules solaires, l'EL est utilisée pour visualiser et identifier des défauts qui ne sont pas facilement visibles par d'autres méthodes. Les tests EL s'avèrent particulièrement efficaces pour détecter les microfissures, les cellules brisées et d'autres défauts internes dans les cellules solaires. Cette méthode offre un aperçu direct de l'intégrité structurelle des cellules, révélant des problèmes cachés qui pourraient échapper à la détection par d'autres méthodes d'essai.
ELCD (Détection de fissures par électroluminescence) :
L'ELCD utilise l'électroluminescence pour détecter efficacement les microfissures dans les panneaux solaires. L'application d'un courant électrique active des matériaux électroluminescents, produisant une lumière visible modifiée par les microfissures, les rendant visuellement détectables. Cette méthode non destructive est cruciale pour le contrôle de la qualité pendant la fabrication et la maintenance préventive sur le terrain. Contrairement à l'électroluminescence traditionnelle (EL), l'ELCD est spécifiquement conçue pour la détection des microfissures, offrant une précision accrue dans la localisation et la visualisation de ces défauts structurels minuscules. La spécificité de l'ELCD en fait un outil précieux, assurant la fiabilité et l'efficacité des installations de panneaux solaires en traitant des problèmes qui pourraient passer inaperçus par d'autres méthodes d'essai.
En plus de ces deux méthodes, il existe plusieurs autres méthodes :
Imagerie de photoluminescence :
Mieux utilisée pendant l'installation et l'exploitation, l'imagerie de photoluminescence identifie les microfissures affectant l'efficacité de conversion photovoltaïque. Cette technique s'intègre parfaitement dans les routines d'entretien régulières pour maintenir une efficacité continue.
Imagerie infrarouge :
L'imagerie infrarouge (IR) fonctionne en capturant le rayonnement thermique émis par un objet, permettant l'identification de variations de température indicatives de défauts ou d'irrégularités. Spécifiquement dans les cellules solaires, l'IR est largement utilisé pour les inspections thermiques afin de détecter la surchauffe, d'identifier les composants défectueux et de repérer les irrégularités dans les cellules solaires et les modules photovoltaïques. Cette technique est particulièrement efficace pour identifier les problèmes associés aux connexions électriques, tels que des câblages desserrés ou endommagés.
Inspection visuelle et examen microscopique :
La plus applicable pendant l'installation et la maintenance régulière, l'inspection visuelle et l'examen microscopique impliquent une observation directe et un examen détaillé de la structure. Cette approche pratique identifie efficacement les fissures visibles à la surface des panneaux solaires.
Dans la pratique, les professionnels peuvent choisir d'utiliser ces méthodes d'inspection individuellement ou en combinaison, en fonction des exigences spécifiques et des circonstances du système de panneaux solaires. Il est impératif de faire appel à des experts formés, surtout lors de l'utilisation d'équipements techniques avancés, pour garantir une détection et une analyse précises des microfissures. La surveillance régulière et une approche complète contribuent significativement à la fiabilité globale et à la longévité du système d'énergie solaire.
Choisissez les bons panneaux solaires pour réduire les microfissures
Dans le domaine des panneaux solaires, la gestion des microfissures est cruciale pour garantir la fiabilité et les performances du système. Bien que les microfissures posent un défi courant, des technologies innovantes, telles que la technologie IBC et la technologie HJT, ont considérablement réduit l'impact des microfissures sur les performances, les avantages de leur résistance aux microfissures sont spécifiés dans les points suivants :
Panneaux solaires HJT :
Substrat en silicium monocristallin de type N :
Les cellules solaires HJT utilisent un substrat en silicium monocristallin de type N connu pour sa haute pureté et son uniformité. Comparée au silicium polycristallin, la structure monocristalline est plus compacte et cohérente, aidant à réduire les microfissures causées par la concentration de contraintes.
Couche de silicium amorphe non dopé (i-a-Si:H) :
Une couche de silicium amorphe non dopé est déposée sur le substrat en silicium monocristallin, agissant comme une "couche tampon". Cette couche offre une élasticité et une protection supplémentaires lorsque la cellule subit un stress physique, tel que le pliage ou la pression lors du transport et de l'installation. Cela aide à soulager le stress sur le substrat, réduisant ainsi la formation de microfissures.
Méthode de traitement complète des demi-cellules :
Les panneaux solaires HJT utilisent une technique unique de traitement complet des demi-cellules qui évite complètement les dommages par découpe aux cellules solaires. Cette approche innovante minimise significativement l'impact des microfissures sur les panneaux solaires, abordant proactivement les dommages potentiels lors des processus de fabrication et de manipulation.
Température de fabrication plus basse :
Comparées aux cellules solaires traditionnelles en silicium cristallin, les cellules HJT sont produites à des températures plus basses. Cette température de traitement réduite signifie que les matériaux subissent moins de contraintes thermiques pendant la production, contribuant à la réduction de la formation de microfissures.
Structure globale optimisée :
La structure globale des cellules HJT est optimisée lors de la conception et de la fabrication pour améliorer leur résistance au stress physique. Par exemple, les bords et les coins des cellules sont conçus pour être plus lisses, réduisant les points de concentration de stress.
Conception ultra-multi busbar :
Les panneaux HJT présentent une conception avec des busbars plus étroits, réduisant la quantité de pâte d'argent utilisée et diminuant ainsi les effets d'ombrage tout en raccourcissant les distances de transmission actuelle. Cette conception améliore non seulement les performances électriques des panneaux, mais minimise également la perte de courant causée par les microfissures, les busbars endommagés et les fractures, améliorant encore la fiabilité et la durée de vie du panneau.
Résistance mécanique renforcée :
Grâce aux diverses optimisations de conception et de fabrication mentionnées ci-dessus, la résistance mécanique globale des cellules solaires HJT est renforcée. Cette force accrue contribue à maintenir l'intégrité des cellules pendant le transport et l'installation, réduisant le risque de microfissures.
Maysun Solar exploite les avantages inégalés de la technologie à hétérojonction (HJT), ce qui se traduit par nos panneaux solaires HJT réalisant une avancée significative dans la production d'énergie solaire. Ces panneaux atteignent non seulement une avancée considérable en termes d'efficacité, mais présentent également une amélioration notable de la résistance aux microfissures.
Panneaux solaires IBC :
Les panneaux solaires IBC présentent un avantage significatif en termes de résistance aux intempéries. La conception innovante à contact arrière intégral des panneaux solaires IBC prévient les dommages par tension et le détachement attribués à l'expansion thermique et à la contraction de la bande de soudure avant sous un stress thermique sévère. Cette caractéristique de conception garantit la génération d'énergie stable et constante des panneaux solaires, atténuant les effets néfastes des variations thermiques sur l'intégrité des panneaux.
La dernière génération de panneaux solaires à contact arrière interdigité (IBC) de Maysun Solar intègre parfaitement la résistance aux microfissures, l'efficacité élevée, l'esthétique attrayante et une durée de vie opérationnelle prolongée. Choisir les panneaux solaires IBC de Maysun Solar représente une décision judicieuse pour ceux qui cherchent à maximiser à la fois l'efficacité et les performances. L'image ci-dessous montre les panneaux solaires IBC 430W Full Black installés sur un toit par un client allemand de Maysun Solar. Pour plus d'informations, veuillez cliquer sur le bouton ci-dessous.
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Reference:
Chang, T. (2023, July 31). How microcracks damage solar panels - WINAICO Australia. WINAICO Australia. https://www.winaico.com.au/blog/what-cause-microcracks
RenewSys India. (2023, February 3). Micro cracks in solar modules: Causes, detection and prevention. renewsysworld. https://www.renewsysworld.com/post/micro-cracks-in-solar-modules-causes-detection-and-prevention
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