Les points chauds sont les tueurs silencieux de performance des systèmes photovoltaïques. Pour les développeurs et les EPC qui poursuivent des projets solaires à haut rendement, même un petit pic de température peut signifier une perte de rendement mesurable, des réclamations au titre de la garantie ou une défaillance prématurée du module. Aujourd'hui, les principaux fabricants de systèmes solaires, dont Sunpal, adoptent des technologies de protection au niveau des cellules afin d'éliminer les points chauds et de fournir des systèmes d'énergie solaire plus sûrs, plus durables et plus rentables.

Le coût caché des points chauds solaires

Les points chauds apparaissent lorsqu'une partie d'une cellule photovoltaïque est soumise à des contraintes électriques excessives, généralement en raison d'une irradiation inégale, d'un encrassement ou de microfissures.. La zone affectée s'échauffe, atteignant parfois 150°C, alors que le reste du module reste froid. Cette surchauffe localisée accélère le brunissement de l'encapsulant, la corrosion des interconnexions et la dégradation des cellules, ce qui entraîne des pertes de performances à long terme.

Selon les données de terrain de l'IEA PVPS, les modules affectés par les points chauds peuvent perdre jusqu'à 10-15% de leur rendement annuel et être confrontés à une probabilité de défaillance supérieure de 30% au cours d'un cycle de vie de 25 ans.

Graphique 1 : Température du hotspot par rapport à la perte de puissance (%)

Dans les projets de grande envergure, la moindre dégradation se répercute sur des milliers de modules. Le résultat ? Une réduction de l'efficacité du système, une baisse du retour sur investissement et une augmentation des coûts d'exploitation et de maintenance, autant d'éléments que les gestionnaires d'actifs solaires cherchent à éviter.

Pourquoi les points chauds se forment-ils ? Comprendre les éléments déclencheurs

Avant de prévenir, il faut diagnostiquer. Les causes courantes de la formation de points chauds sont les suivantes

• Mauvaise adaptation des cellules due à des tolérances de fabrication inégales ou au vieillissement.
• Ombrage partiel causé par des arbres, des débris ou des structures proches.
• Défaillance de la diode de dérivation, qui empêche le courant de circuler en toute sécurité autour des cellules ombragées.
• Stress dû au cycle thermique en raison de fluctuations fréquentes de la température.

Un point essentiel : les points chauds résultent rarement d'un seul facteur. Ils résultent généralement de l'interaction de défauts cellulaires et d'une inadéquation électrique, ce qui souligne la nécessité d'une conception précise au niveau du module et d'une maintenance proactive du système.

Repenser la protection : Le passage à la défense au niveau cellulaire

Les modules traditionnels s'appuient sur des diodes de dérivation au niveau de la chaîne, une approche réactive qui ne minimise les dommages qu'après l'apparition d'un point chaud.

Aujourd'hui, Sunpal et d'autres innovateurs déplacent la protection au niveau de la cellule, permettant une prévention avant que la dégradation ne commence.

Technologies de base pour la protection au niveau des cellules :

• Diodes de micro-passation intégrées : Intégrés dans les sous-cellules pour réacheminer instantanément le courant et supprimer l'échauffement local.
• Cellules en demi-coupe et à barres multiples : Réduire les pertes résistives en raccourcissant les trajets du courant et en améliorant l'uniformité thermique.
• Cellules TOPCon et HJT de type N : Ils sont moins sensibles au LID et présentent une meilleure stabilité thermique sous contrainte.
• Systèmes de surveillance pilotés par l'IA : Détecter les signatures I-V anormales et prévoir les zones sensibles potentielles avant qu'un dommage physique ne se produise.

Graphique 2 : Comparaison de la protection conventionnelle et de la protection au niveau des cellules

Cette transition représente un changement de paradigme, de la protection passive à la prévention intelligente, qui s'aligne sur l'évolution du secteur vers des systèmes photovoltaïques intelligents et des écosystèmes d'exploitation et de maintenance numériques.

Stratégies d'ingénierie pour maintenir les modules solaires au frais

Les technologies de pointe doivent être complétées par des pratiques de conception et d'exploitation robustes. Les stratégies d'ingénierie efficaces comprennent

1. Dispositions optimisées des chaînes de caractères - Équilibrer les charges électriques pour minimiser la concentration de courant.
2. Encapsulants à haute conductivité thermique - Améliorer la dissipation de la chaleur à partir des points de contrainte localisés.
3. Soudure de précision et interconnexion - Réduire la résistance de contact et l'accumulation potentielle de chaleur.
4. Thermographie infrarouge de routine - Identifier les points chauds à un stade précoce lors des contrôles de maintenance.
5. Programmes de nettoyage intelligents - Éliminer l'ombrage dû à l'accumulation de poussière, un élément déclencheur fréquent dans les fermes photovoltaïques des services publics.

Graphique 3 : Flux de travail pour la prévention des points chauds - de la conception au fonctionnement et à l'entretien

Sunpal met en œuvre ces mesures dans le cadre de ses solutions de fabrication et d'EPC, garantissant des systèmes photovoltaïques résistants à la température, de la fabrication des cellules au déploiement sur le terrain.

Étude de cas : Atténuation des points chauds dans les projets photovoltaïques réels

En 2024, un parc solaire de 5 MW en Asie du Sud-Est, équipé de Modules Sunpal N-type TOPCON 720W et la protection contre le contournement au niveau des cellules ont donné des résultats opérationnels impressionnants après une année de collecte de données :

• Baisse de température moyenne du module : 18°C par rapport aux modules mono-PERC conventionnels.
• Amélioration du rendement annuel : 3.7%.
• Réduction du temps d'inspection O&M : 22% grâce à l'analyse de la thermographie assistée par l'IA.

Ces améliorations mesurables prouvent que les améliorations apportées à la conception des cellules permettent non seulement de prévenir les dommages physiques, mais aussi d'obtenir des gains de performance quantifiables - un facteur décisif pour les investisseurs qui cherchent à réduire le coût de revient de l'énergie (Levelized Cost of Energy - LCOE).

FAQ : Questions courantes sur les points chauds photovoltaïques

Q1 : Quelle est la cause d'un point chaud solaire dans les systèmes photovoltaïques ?

Un point chaud se forme lorsqu'une partie d'une cellule solaire est confrontée à une résistance plus élevée - souvent en raison de l'ombrage, de fissures ou de problèmes de soudure - ce qui la fait chauffer rapidement.

Q2 : Comment les opérateurs peuvent-ils détecter les points chauds ?

Utilisez la thermographie infrarouge ou les inspections thermiques par drone pour identifier les zones de chaleur anormales. Les usines avancées déploient également une surveillance intelligente avec une analyse des données en temps réel.

Q3 : Les points chauds sont-ils réversibles ?

Une fois qu'un point chaud a endommagé le matériau cellulaire, la dégradation est irréversible. La détection précoce et l'ingénierie préventive sont les seules solutions efficaces.

Q4 : Quelle est la meilleure façon de prévenir les points chauds ?

Adopter des conceptions de protection au niveau des cellules, des modules de type N à barres multiples et des systèmes O&M pilotés par l'IA pour une prévention prédictive.

Q5 : Comment Sunpal atténue-t-elle les risques liés aux hotspots ?

Sunpal intègre des diodes de dérivation au niveau de la cellule, des matériaux d'encapsulation avancés et des protocoles de test thermique pour garantir une fiabilité et une stabilité de performance maximales.

Perspectives d'avenir : Des systèmes photovoltaïques plus intelligents, plus froids et plus résistants

Alors que l'industrie solaire mondiale accélère son déploiement à l'échelle du térawatt, la fiabilité des systèmes devient tout aussi vitale que l'efficacité. La prochaine décennie verra :

• Modules d'autodiagnostic capables de réacheminer automatiquement le courant.
• Nanocoatings qui réfléchissent l'excès de chaleur tout en maintenant une absorption élevée de la lumière.
• Les plateformes O&M intégrées à l'IA prévoient les défaillances avant qu'elles n'affectent le rendement.

Sunpal continue de mener cette transformation, en développant des solutions photovoltaïques qui combinent l'intelligence intelligente, la résilience thermique et des architectures de cellules à haut rendement.. Ces innovations redéfinissent ce que signifie la fourniture d'une technologie solaire véritablement bancable dans un monde en réchauffement.

Conclusion - Redéfinir la fiabilité au niveau des cellules

L'élimination des points chauds n'est plus une question de maintenance après coup, c'est un impératif de conception pour l'industrie solaire moderne. En s'attaquant à la génération de chaleur directement au niveau de la cellule, les fabricants peuvent fournir des systèmes photovoltaïques plus sûrs, plus durables et plus performants.

Pour Sunpal, cette mission se traduit par une recherche et un développement continus, une fabrication de précision et une validation en conditions réelles, afin de s'assurer que chaque module est conçu non seulement pour capter la lumière du soleil, mais aussi pour contrôler la chaleur, préserver les performances et prolonger la durée de vie du système.