Modules solaires bifaciaux à double vitrage : La puissance supplémentaire des cellules solaires bifaciales en photovoltaïque

Que l'on utilise des cellules solaires de type N ou de type P (nous y reviendrons plus loin), il existe un moyen d'accroître significativement le rendement des modules solaires : la technologie bifaciale. Contrairement aux cellules solaires monofaciales, qui ne produisent d'énergie photovoltaïque que lorsque leur face supérieure est éclairée, les cellules solaires bifaciales sont conçues pour générer de l'énergie à partir de leurs deux faces. L'absorption accrue de la lumière ainsi obtenue améliore considérablement le rendement du module.

Naturellement, le rendement de la face inférieure est inférieur à celui de la face supérieure, exposée au soleil. Néanmoins, selon l'emplacement, la distance au sol et les conditions extérieures, le rendement peut augmenter de plus de 19 % grâce à l'ensoleillement accru sur la face inférieure. Ceci peut se traduire par une augmentation de la puissance totale du système de 10 à 30 Wc. Par exemple, la puissance d'un module qui fournissait auparavant 290 Wc peut passer à 320-360 Wc.

Lors de l'installation de systèmes bifaciaux, il est important de veiller à ce qu'ils soient montés à une distance suffisante du sol pour permettre une transmission lumineuse optimale. Pour les surfaces à faible ou moyenne réflectivité, comme un toit de tuiles ou du gazon, la distance minimale recommandée est de 40 centimètres. Pour les surfaces très réfléchissantes (par exemple, la neige), la distance au sol doit être supérieure à 1,5 mètre.

Fonctionnement des modules solaires bifaciaux – Image : Xpert.Digital

En technologie photovoltaïque, même les plus infimes variations de composition chimique peuvent entraîner des différences significatives d'efficacité et de rentabilité. La comparaison entre les cellules solaires de type P et de type N en est un parfait exemple. Elles diffèrent par leur structure : les cellules de type P sont constituées d'un substrat de silicium chargé positivement, tandis que les cellules de type N sont conçues à l'inverse, la face dopée négativement servant de base à la cellule.

Bien que la première cellule solaire, développée aux États-Unis en 1954, ait été de type N, la cellule de type P s'est imposée les années suivantes. En effet, à l'origine, les modules étaient principalement utilisés dans l'industrie aérospatiale, où leur robustesse était avérée. Ce n'est que récemment que les fabricants de cellules solaires ont commencé à reconsidérer leur approche, en raison du rendement énergétique supérieur des cellules de type N. Ceci est principalement dû à leur durée de vie plus longue, car, contrairement aux cellules de type P, elles ne sont pas sujettes au défaut bore-oxygène. Ce défaut entraîne une baisse d'efficacité au fil du temps. De plus, les cellules solaires de type N sont moins sensibles aux impuretés métalliques présentes dans le silicium.

Cependant, les cellules solaires de type N sont actuellement plus coûteuses à produire, en raison de décennies de priorité accordée aux cellules de type P. Leur production a permis de réaliser des économies d'échelle dans la chaîne de valeur, économies qui restent à établir pour la fabrication des cellules de type N. De plus, la production de modules solaires de type N implique des étapes supplémentaires, ce qui augmente encore les coûts. Néanmoins, grâce à leur rendement supérieur, la part de marché des cellules de type N progresse régulièrement et il est probable que leur remplacement des cellules de type P comme technologie solaire dominante ne soit qu'une question de temps.

Dans le module en verre doté de la technologie des cellules bifaciales, la lumière est captée à la fois sur la face avant et la face arrière du module. L'augmentation de la quantité de lumière captée accroît l'efficacité du module.

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Modules solaires bifaciaux – Image : Xpert.Digital / abriendomundo|Shutterstock.com

Les cellules solaires bifaciales offrent des perspectives d'application plus larges grâce à leur capacité de génération bifaciale et à leur rendement système plus élevé, et sont particulièrement adaptées aux régions plus enneigées et aux systèmes de production distribuée tels que les toits, les espaces ouverts, les clôtures et les écrans antibruit.

L'efficacité de la face arrière de la cellule peut atteindre plus de 19 %, et les faisceaux incidents peuvent être utilisés pour améliorer la capacité de génération du système, avec une augmentation de capacité par unité de surface pouvant atteindre 10 % à 30 %.

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