Sommaire :
- Qu’est-ce que les modules photovoltaïques bifaciaux ?
- Quelle est la structure technique des modules photovoltaïques bifaciaux ?
- Comment fonctionnent les modules photovoltaïques bifaciaux ?
- Comment les coûts des modules bifaciaux se comparent-ils à ceux des modules en verre et fibre ?
- Avantages des modules photovoltaïques bifaciaux
- Inconvénients des modules photovoltaïques bifaciaux
- Applications des modules photovoltaïques bifaciaux
- Perspectives du marché 2025 pour les modules photovoltaïques bifaciaux
Qu’est-ce que les modules photovoltaïques bifaciaux en verre-verre ?
Les modules photovoltaïques bifaciaux, également appelés modules solaire verre-verre, sont une technologie dans laquelle les deux faces du module sont encapsulées avec du verre trempé. Contrairement aux modules traditionnels composés de verre et d’un backsheet, cette conception offre une durabilité accrue et une meilleure résistance aux environnements difficiles. La structure en double verre protège efficacement les cellules solaires de l’humidité, de la corrosion et des chocs mécaniques, tout en améliorant considérablement la résistance au feu du module.
Avec l’évolution des technologies solaires, les modules en verre-verre sont de plus en plus utilisés sur les toits commerciaux, les usines industrielles, les installations photovoltaïques flottantes et les projets agrovoltaïques. Alliant robustesse mécanique et haute performance énergétique, ils offrent une faible dégradation de puissance, une longue durée de vie et permettent une production d’énergie bifaciale, générant ainsi un rendement plus élevé sur le long terme.
Quelle est la structure technique d’un module photovoltaïque en verre-verre ?
La structure des modules photovoltaïques en verre-verre se compose de plusieurs couches superposées :
- Verre avant : verre trempé à haute transmission, offrant une bonne résistance mécanique, une excellente tenue au feu et une forte résistance aux intempéries. Il constitue la protection principale du module.
- Matériau d'encapsulation : généralement du POE ou EPE, qui offrent de meilleures performances que l’EVA classique. Ces matériaux assurent une plus faible perméabilité à l’humidité et à la vapeur d’eau, réduisant ainsi les risques de dégradation photo-induite (LID) ou induite par potentiel (PID), garantissant une stabilité à long terme.
- Cellules solaires : cellules à haut rendement de type N (TOPCon, HJT ou IBC), capables de produire de l’électricité sur les deux faces. La face avant capte la lumière directe du soleil, tandis que la face arrière exploite la lumière réfléchie par l’environnement, augmentant l’efficacité globale.
- Deuxième couche d’encapsulation : identique à la première, en POE ou EPE, elle protège durablement les cellules contre l’humidité, les rayons UV et les agents corrosifs.
- Verre arrière : semblable au verre avant, il offre une protection mécanique équivalente, une excellente tenue au feu et permet la production bifaciale. Généralement fabriqué en verre trempé, il complète l’encapsulation du module.
La configuration complète suit donc le schéma : verre – encapsulant (POE/EPE) – cellules – encapsulant (POE/EPE) – verre. Par rapport aux modules en verre + backsheet, la double couche de verre trempé offre une meilleure protection contre l’humidité, les températures élevées, les UV, les contraintes mécaniques et le vieillissement. Cette structure renforce la durabilité et l’adaptabilité environnementale du module, prolonge sa durée de vie et garantit une performance énergétique stable sur l’ensemble du cycle de vie.
Comment fonctionnent les modules photovoltaïques en verre-verre ?
Les modules photovoltaïques en verre-verre utilisent l’énergie solaire et la convertissent en électricité selon les étapes suivantes :
- Absorption de la lumière solaire :
La structure en double verre des modules permet le passage de la lumière directe, diffuse et réfléchie par le sol jusqu’aux cellules solaires. La face avant capte principalement la lumière directe du soleil, tandis que la face arrière utilise la lumière ambiante réfléchie et diffusée, assurant ainsi une production d’énergie bifaciale qui augmente le rendement global.
- Excitation des électrons par les photons :
Lorsque les photons frappent les cellules solaires, ils transfèrent leur énergie aux électrons du matériau semi-conducteur, qui se libèrent de leurs atomes et deviennent des électrons libres. - Génération de courant :
Les électrons libres se déplacent de manière ordonnée à l’intérieur des cellules, générant un courant continu. Les grilles métalliques et les barres collectrices à l’intérieur du module recueillent et dirigent ce courant de manière stable. - Sortie électrique :
Le courant continu produit par chaque cellule est rassemblé via les connexions internes du module. L’association en série et parallèle de plusieurs cellules permet d’obtenir la tension et l’intensité nécessaires pour répondre aux besoins de production d’énergie. - Conversion en courant alternatif :
Le courant continu est ensuite converti en courant alternatif par un onduleur, rendant l’énergie utilisable pour alimenter les équipements électriques ou être injectée dans le réseau public. - Distribution et utilisation de l’énergie :
L’électricité en courant alternatif peut être utilisée directement sur site (autoconsommation), ou réinjectée dans le réseau selon les règles locales de comptage net ou de tarif de rachat, permettant de bénéficier d’un revenu ou d’une compensation financière.
En résumé, les modules photovoltaïques en verre-verre convertissent efficacement la lumière en électricité via l’effet photovoltaïque. Grâce à leur conception bifaciale, leur résistance renforcée et une dégradation de puissance réduite, ils assurent une production stable à long terme, même dans des environnements complexes, offrant une solution fiable et durable pour les systèmes d’énergie renouvelable.
Analyse des avantages économiques et du retour sur investissement des modules en verre-verre
Par rapport aux modules traditionnels composés de verre et d’un backsheet, les modules en verre-verre impliquaient initialement un surcoût lié à l’utilisation du verre trempé sur les deux faces. Cependant, avec l’augmentation des volumes de production de verre solaire et la généralisation du verre léger 1,6 + 1,6 mm, l’écart de coût entre les modules bifaciaux et les modules classiques s’est considérablement réduit.
Plus important encore, les modules en verre-verre offrent une meilleure rentabilité sur l’ensemble de leur cycle de vie. Grâce à leur excellente résistance à l’humidité, à la corrosion et au vieillissement, ces modules présentent un taux de dégradation annuel très faible (environ 0,4 %) et bénéficient d’une garantie pouvant aller jusqu’à 30 à 35 ans. Cela prolonge non seulement leur durée de vie, mais permet également de réduire le coût actualisé de l’électricité (LCOE) sur l’ensemble du projet.
Par ailleurs, les modules en verre-verre répondent plus facilement aux dernières exigences européennes en matière de certification d’empreinte carbone et de normes de construction durable, ce qui leur permet de bénéficier d’incitations supplémentaires et de valorisations sur le marché. Leur avantage économique à long terme est particulièrement notable pour les projets flottants, l’agrivoltaïsme ou les toitures industrielles exposées à des conditions de forte humidité et de brouillard salin.
En résumé, bien que le coût d’achat initial reste légèrement supérieur, les modules en verre-verre offrent, grâce à leur meilleure efficacité énergétique, leur longévité accrue et leur moindre besoin de maintenance, un retour sur investissement plus compétitif sur la durée. Grâce à la baisse du prix du verre et à l’optimisation des procédés de fabrication, l’écart de coût initial avec les modules traditionnels s’est nettement atténué.
Avantages des modules photovoltaïques en verre-verre
Grâce à leur conception structurelle avancée et à des matériaux de haute qualité, les modules photovoltaïques en verre-verre présentent les avantages clés suivants, qui en font une solution largement adoptée dans les projets commerciaux, industriels et photovoltaïques de grande envergure :
1.Durabilité et sécurité renforcées
Les modules en verre-verre utilisent deux couches de verre trempé (avant et arrière), leur conférant une excellente résistance à l’humidité, à la corrosion, aux UV et au feu, conformes à la norme EN 13501-1, classe A (incombustible). Contrairement aux modules avec backsheet, ils répartissent mieux les chocs extérieurs, réduisent les risques de microfissures et de fissures invisibles, et résistent à des charges mécaniques importantes comme le vent, la grêle et la neige. Leur stabilité structurelle et leur sécurité incendie restent excellentes, même en environnement humide, salin, pollué ou soumis à de fortes variations de température.
2.Production d’énergie bifaciale plus élevée
Basés sur des cellules TOPCon de type N à haut rendement (jusqu’à 25 %), les modules assemblés peuvent atteindre une efficacité de conversion supérieure à 23 % en conditions standards. Leur conception bifaciale permet à la face avant d’absorber efficacement la lumière directe, tandis que la face arrière exploite la lumière réfléchie et diffuse. Par rapport aux modules PERC ou TOPCon monofaciaux, les modules bifaciaux offrent un gain supplémentaire de 10 % à 20 % dans des environnements à albédo standard (20 %–30 %), et jusqu’à 30 %–35 % dans des environnements à forte réflectance (neige, toits blancs, surfaces aquatiques ou agricoles).
3.Faible dégradation et longue durée de vie
Prenons l’exemple des cellules TOPCon de type N : les modules en verre-verre passent avec succès des tests de fiabilité accélérée tels que le cycle thermique IEC 61215 (–40 °C ↔ +85 °C, 200 cycles) et le vieillissement humide-chaleur (85 °C / 85 %HR, 1 000 heures).
- Dégradation de puissance ≤ 1,5 % la première année (contre ~2,0 % pour les PERC)
- Dégradation annuelle ≤ 0,40 % à partir de la 2e année (contre ~0,45 % pour les PERC)
- Rendement standard du module jusqu’à 22,28 % (contre ~21,20 % pour les PERC)
- Coefficient de température : –0,32 %/°C (contre –0,35 %/°C pour les PERC)
4.Rentabilité économique et valeur durable
Grâce à la baisse du coût du verre photovoltaïque et à l’amélioration des procédés de fabrication, l’écart de coût initial entre les modules en verre-verre et les modules conventionnels s’est réduit. Leur faible taux de dégradation, leur garantie étendue et le gain énergétique apporté par la production bifaciale leur confèrent un net avantage sur le coût actualisé de l’énergie (LCOE). De plus, leur structure 100 % verre garantit un taux de recyclabilité supérieur à 95 %, répondant mieux aux exigences européennes en matière d’empreinte carbone et de développement durable.
5.Adaptabilité à une grande variété de scénarios
Grâce à leur excellente résistance à l’humidité, à la corrosion, au feu et à leur capacité de production bifaciale, les modules en verre-verre sont adaptés à des environnements complexes : zones côtières, parcs industriels fortement pollués, climats tropicaux humides, installations flottantes ou projets agrivoltaïques. Que ce soit sur des toits industriels, des bâtiments commerciaux ou dans des projets BIPV, ils assurent une production d’énergie fiable et stable à long terme.
Inconvénients des modules photovoltaïques en verre-verre
Bien que les modules photovoltaïques en verre-verre présentent d’excellentes performances et un rendement élevé à long terme, certains aspects doivent être pris en compte dans leur mise en œuvre :
- Poids plus important :
Par rapport aux modules à backsheet composite, les modules en verre-verre sont globalement plus lourds, ce qui peut imposer des exigences plus strictes en matière de charge pour les toitures. Cependant, l’adoption de verre trempé léger 1,6 + 1,6 mm a permis d’alléger considérablement le poids par rapport aux premiers modèles. - Exigences plus élevées en matière d'installation :
Ces modules nécessitent des systèmes de montage plus robustes et une plus grande précision au niveau des fixations et de la planéité du support. Cela est particulièrement vrai pour les toitures à grande portée, les structures irrégulières ou les conditions de chantier complexes, où la qualité de la pose et le contrôle des détails d’exécution sont essentiels. - Coût initial légèrement supérieur :
Même si les coûts de fabrication ont diminué, la structure en verre trempé double face et la production bifaciale entraînent un prix d’achat encore légèrement plus élevé que celui des modules monofaciaux classiques. Toutefois, leur cycle de vie prolongé, leur faible taux de dégradation et le gain de production lié à la bifacialité permettent d’obtenir un meilleur retour sur investissement à long terme. - Exigences élevées en matière de fabrication et risque de délamination :
Ces modules imposent des standards plus stricts pour les procédés d’encapsulation et la fiabilité des matériaux. En cas de contrôle qualité insuffisant, des défauts tels que la délamination ou la formation de bulles peuvent apparaître. Le choix d’un fabricant doté de procédés industriels maîtrisés et d’un système de gestion qualité rigoureux est crucial pour éviter ce type de problème.
Applications des modules photovoltaïques en verre-verre
Grâce à leur structure renforcée, les modules en verre-verre offrent une grande valeur pratique dans des scénarios exigeants. Leurs principales applications comprennent
1.Systèmes photovoltaïques en toiture
Les modules en verre-verre sont particulièrement adaptés aux installations sur toiture grâce à leur résistance au feu et à leur grande adaptabilité structurelle.
- Toitures résidentielles : Leur excellente résistance au feu, à l’humidité et aux rayons UV les rend idéaux pour les systèmes photovoltaïques résidentiels durables et performants.
- Toitures commerciales et industrielles : Sur les usines, entrepôts logistiques ou bâtiments tertiaires, ces modules répondent aux exigences de charges élevées et augmentent la production grâce à la génération bifaciale, réduisant ainsi les coûts énergétiques.
- Abris solaires et structures d’ombrage : Ils peuvent être intégrés comme éléments fonctionnels dans les parkings, espaces de détente extérieurs ou lieux publics, combinant ombrage et production d’énergie.
2.Projets au sol et installations à grande échelle (utility-scale)
Dans les environnements nécessitant une grande robustesse, résistance aux intempéries et rendement élevé, les modules en verre-verre offrent un retour sur investissement supérieur.
- Centrales photovoltaïques au sol : Largement utilisés dans les grandes installations, ces modules bénéficient d’un faible taux de dégradation et d’une excellente résistance climatique, optimisant la production sur toute la durée de vie du projet.
- Agrivoltaïsme (Agri-PV) : Intégrés au-dessus des serres, vergers ou pépinières, les modules assurent à la fois ombrage, protection contre la pluie et production d’énergie, augmentant l’utilisation des terres agricoles.
- Installations flottantes (Floating-PV) : Leur structure étanche et résistante à la corrosion est particulièrement adaptée aux réservoirs, lacs et projets combinant aquaculture et énergie solaire.
3.Intégration architecturale et conception durable
Les modules en verre-verre disposent d’une bonne translucidité et s’intègrent harmonieusement à la conception des bâtiments dans une logique d’architecture verte.
- Photovoltaïque intégré au bâti (BIPV) : Ces modules peuvent être intégrés dans les façades, verrières, jardins d’hiver, alliant production d’énergie et esthétique, tout en améliorant l’efficacité énergétique du bâtiment.
- Espaces publics durables : Idéals pour les centres d’exposition, écoles ou projets urbains, où ils servent d’éléments visibles de production d’énergie renouvelable.
4.Scénarios spéciaux et systèmes autonomes
Dans les régions extrêmes, isolées ou à usages spécifiques, les modules en verre-verre offrent une fiabilité renforcée.
- Systèmes hors réseau (off-grid) : Dans les zones montagneuses, îles ou régions sans accès au réseau, ces modules constituent une source d’énergie stable et autonome.
- Environnements corrosifs et pollués : Parfaits pour les zones industrielles lourdes, littoraux ou sols salins, ils résistent aux gaz corrosifs et brouillards salins.
- Sites à faible maintenance : Comme les stations de surveillance à distance ou les infrastructures de transport, où ils permettent de réduire les coûts de maintenance sur le long terme.
Les modules photovoltaïques en verre-verre offrent une variété d’applications, allant des toits résidentiels aux fermes solaires à grande échelle et à l’architecture innovante. Leur durabilité, leur efficacité et leur flexibilité de conception en font un choix précieux pour tout type de projet solaire.
Perspectives du marché 2025 pour les modules photovoltaïques en verre-verre
Avec la baisse continue des coûts de production, la maturité des technologies d’encapsulation, et le renforcement des exigences européennes en matière d’empreinte carbone, de recyclabilité et d’intégration architecturale, les modules photovoltaïques en verre-verre passent progressivement de solutions “de niche” à des configurations standard pour les projets de moyenne et grande échelle.
Portés par les objectifs de maîtrise du coût actualisé de l’énergie (LCOE), de conformité carbone et d’intégration BIPV, leur part de marché dans les nouveaux projets devrait dépasser les 30 % en 2025. À l’avenir, ces modules continueront à gagner du terrain dans des contextes exigeants comme les toitures industrielles, les centrales flottantes, les bâtiments durables et les projets agrivoltaïques.
Maysun Solar est spécialisée dans la fourniture de solutions photovoltaïques haute performance sans investissement initial pour les entreprises en Italie. Nous proposons différents modèles de partenariat, notamment la location de toiture, l’autoconsommation et l’investissement direct par le propriétaire, afin d’aider les entreprises à déployer des systèmes d’énergie propre de manière flexible et à réduire leurs coûts énergétiques à long terme.
Nous offrons une large gamme de modules avancés, adaptés à divers scénarios d’application. Par exemple, nos modules TOPCon à triple découpe, à la fois légers et performants, ainsi que nos modules HJT bifaciaux noirs (420W–430W), alliant esthétique et haute résistance aux conditions climatiques extrêmes, sont particulièrement efficaces sur les toits industriels, les bâtiments commerciaux et dans les environnements exigeants.
Maysun Solar accompagne chaque projet avec un support personnalisé, allant du choix des modules à la conception structurelle, afin d’aider les entreprises à atteindre leurs objectifs de performance énergétique et de développement durable sur le long terme.
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