L'une des idées reçues les plus répandues concernant les panneaux solaires est que plus il fait chaud, plus ils sont performants. Après tout, plus de soleil devrait signifier plus d'énergie, n'est-ce pas ? La réalité est plus nuancée. Si les panneaux solaires ont besoin du soleil pour produire de l'électricité, les températures élevées peuvent réduire leur efficacité. Mais à quel moment cessent-ils complètement de fonctionner ?

Examinons de plus près comment la température affecte les performances des panneaux solaires, le rôle des différentes technologies de cellules comme les panneaux solaires Mono Half Cut et les cellules solaires P-Type Half-Cut, et à quoi s'attendre des systèmes à haut rendement tels que les panneaux solaires de la série N sous une chaleur extrême.

Comment la température affecte les performances des panneaux solaires

Les panneaux solaires convertissent la lumière du soleil – et non la chaleur – en électricité grâce à l'effet photovoltaïque. Cependant, comme la plupart des appareils électroniques, ils sont sensibles aux variations de température. Lorsque la température augmente, la tension de sortie d'une cellule solaire diminue, même si l'ensoleillement reste constant. Il en résulte une baisse de la puissance totale produite.

Tableau 1 : Exemple de perte de puissance due à la chaleur en fonction de la température

Cela signifie que dans les environnements où les températures de surface des panneaux atteignent 50 °C (courant en plein soleil d'été), la production peut être réduite de 10 % ou plus, même si le soleil brille intensément.

Les panneaux solaires s’éteignent-ils parfois à cause de la chaleur ?

Les panneaux solaires n'ont pas de température précise à laquelle ils s'éteignent complètement. Leurs performances se dégradent progressivement à mesure que la température augmente. La plupart des panneaux sont conçus pour fonctionner en toute sécurité jusqu'à environ 85 °C (185 °F). À ce stade, la puissance produite sera considérablement réduite, mais pas nulle.

Il est toutefois important de distinguer la température des cellules de la température ambiante. Par une journée à 35 °C (95 °F), la température réelle à la surface du panneau peut facilement dépasser 60 °C, voire plus, surtout en cas de mauvaise ventilation.

Les panneaux atteignent rarement des températures suffisamment élevées pour tomber en panne totale dans des environnements de fonctionnement standard. S'ils s'arrêtent, c'est généralement à cause des circuits de protection de l'onduleur ou du système de batterie, et non du panneau lui-même. Les arrêts thermiques sont plus fréquents.

Comment les différents types de panneaux réagissent à la chaleur

Panneaux solaires demi-coupés de type P

Cellule solaire demi-coupée de type PLes transistors sont largement utilisés dans les installations commerciales et résidentielles en raison de leur rapport coût-performance. Ils utilisent du silicium de type P, plus sujet aux pertes d'efficacité liées à la chaleur que certaines alternatives plus récentes.

Cependant, la conception à demi-cellules permet d'atténuer ce problème. En divisant les cellules en deux, la résistance interne est réduite, ce qui améliore les performances thermiques globales. Bien qu'elles se dégradent encore sous forte chaleur, leur structure permet de maintenir une puissance plus stable que les conceptions traditionnelles à cellules complètes.

Panneaux solaires monoblocs demi-coupés

Les panneaux solaires monocristallins à demi-coupe utilisent du silicium monocristallin et une configuration à demi-coupe pour améliorer leurs performances. Leurs coefficients de température sont généralement légèrement supérieurs à ceux des modèles polycristallins et leur rendement est généralement supérieur.

Grâce à l'association de cellules à haut rendement et de pertes électriques réduites grâce à la configuration semi-coupée, ces panneaux sont particulièrement adaptés aux climats chauds. Nombre d'entre eux maintiennent des niveaux de tension et de courant plus élevés même lorsque la température de surface dépasse 50 °C. Ils sont également souvent associés à des revêtements antireflets et à un verre haute durabilité pour mieux gérer l'absorption de chaleur.

Panneaux solaires de la série N

Les panneaux solaires de la série N représentent la technologie photovoltaïque la plus avancée actuellement disponible. Ces panneaux utilisent du silicium de type N, intrinsèquement plus résistant aux pertes thermiques que les cellules de type P. Leurs coefficients de température peuvent descendre jusqu'à -0,30 %/°C, offrant une meilleure rétention d'énergie par temps chaud.

Dans les régions où les températures ambiantes sont constamment élevées, les modules de la série N offrent un avantage certain. Ils présentent également des taux de dégradation induite par la lumière (DIL) plus faibles, ce qui aggrave les problèmes de performance thermique des cellules plus anciennes. Pour les projets à grande échelle ou les systèmes de toiture à haut rendement, la technologie de la série N est souvent la solution idéale.

Scénarios de température réels

Environnements désertiques

Dans les climats désertiques comme l'Arizona ou le Moyen-Orient, la température de l'air dépasse régulièrement 40 °C. Sur un système de rayonnages sur toit ou au sol, les panneaux peuvent dépasser 75 °C. Malgré l'intensité du soleil, les rendements énergétiques peuvent être inférieurs aux prévisions, à moins de prévoir un refroidissement ou un espacement adéquats.

Les installateurs recommandent souvent des structures de montage surélevées pour permettre à l'air de circuler derrière les panneaux, ce qui contribue à modérer les températures de surface. Les systèmes haute performance utilisent généralement des panneaux solaires monoblocs demi-coupés ou Panneaux solaires de la série N pour les installations dans ces climats.

Toits urbains

Les toits noirs et une mauvaise ventilation peuvent entraîner un échauffement rapide de la surface des panneaux. Si la circulation d'air sous le panneau est limitée, la surchauffe devient un problème sérieux. L'utilisation de panneaux à faible coefficient de température, comme les cellules solaires semi-coupées de type P, peut être utile, mais idéalement, les panneaux de type N sont à privilégier.

Les stratégies de montage, telles que l’utilisation de matériaux de toiture réfléchissants, l’augmentation du dégagement des panneaux ou l’intégration de conceptions de refroidissement passif, jouent un rôle important dans le maintien de la production pendant les périodes de chaleur.

Régions tropicales et humides

Dans les régions à forte humidité et à ensoleillement modéré, comme l'Asie du Sud-Est ou certaines régions d'Amérique du Sud, les températures n'atteignent pas toujours des niveaux extrêmes, mais les panneaux sont toujours confrontés à une charge thermique en raison de la rétention d'humidité et du flux d'air limité.

Dans ces régions, fiabilité et résistance à la chaleur doivent aller de pair. Les fonctions anti-PID (dégradation induite par le potentiel) et les conceptions thermostables, comme celles des panneaux solaires Mono Half Cut ou des panneaux solaires de la série N, améliorent les performances à long terme et réduisent la détérioration induite par la chaleur.

Gestion de l'impact de la température

Bien que les panneaux ne cessent pas de fonctionner en cas de chaleur, la gestion de leur environnement peut améliorer considérablement le rendement. Voici quelques-unes des stratégies les plus efficaces :

• Ventilation et rayonnage adéquats : S'assurer que l'espace sous le panneau permet à la chaleur de se dissiper.

• Surfaces de montage de couleur claire ou réfléchissantes : Réduit l'absorption de chaleur.

• Choisir la bonne technologie de panneau : Systèmes construits avec des panneaux solaires de la série N ou Panneaux solaires monoblocs demi-coupés gérer la chaleur plus efficacement.

• Surveillance de la température et de la puissance du système : les données en temps réel permettent d'identifier rapidement les inefficacités liées à la chaleur.

• Onduleurs intelligents avec protection thermique : évitez les pertes à l'échelle du système en régulant l'entrée des panneaux en surchauffe.

Une technologie performante en permanence

Les panneaux solaires sont incroyablement résistants et s'arrêtent rarement de fonctionner uniquement à cause de la température. Cependant, tous les panneaux ne fonctionnent pas de la même manière lorsque le mercure monte. Des cellules solaires semi-coupées de type P aux panneaux solaires de pointe de la série N, la technologie que vous choisirez déterminera la capacité de votre système à gérer la chaleur.

Comprendre l’impact de la température et sélectionner le bon matériel garantit que votre investissement solaire continue de porter ses fruits, même pendant les jours les plus chauds de l’année.