Des chercheurs chinois prouvent la résilience des modules TOPCon face aux UV

Une équipe de chercheurs de l'Université de Nanchang et du fabricant de modules solaires Trina Solar a publié les résultats d'une série d'expériences évaluant l'impact de la dégradation induite par les ultraviolets (UVID) sur les modules solaires à contact passivant par oxyde tunnel (TOPCon). Les conclusions, publiées dans la revue Solar Energy, indiquent que cette technologie présente une résilience métastable lors d'une exploitation en conditions réelles, sans incidence mesurable sur la production d'énergie.

Un protocole combinant vieillissement accéléré et tests terrain

Les chercheurs ont utilisé une chambre d'irradiation HY-UV-4225 équipée d'une lampe à halogénure métallique émettant dans la plage 280–400 nm. L'intensité UV lors des tests a été fixée à 180 W/m², la température du module maintenue entre 60 et 65 °C. Les échantillons ont été exposés à une dose de rayonnement cumulée de 2 kWh/m² depuis une source lumineuse de 800 W/m² couvrant la plage 300–1200 nm, pour une fluence UV totale de 30 kWh/m².

Trois types de cellules TOPCon (C1 à C3), différenciés par leurs couches d'oxyde d'aluminium (Al₂O₃) et de nitrure de silicium (SiNx), ont fait l'objet de l'étude. Les modules correspondants (M1 et M3) ont été testés en extérieur à Changzhou, en Chine, inclinés à 23° plein sud et équipés de capteurs météorologiques. Après irradiation, les échantillons ont été placés dans l'obscurité pendant sept jours avant d'être exposés à la lumière naturelle.

Cycle dégradation-récupération confirmé sur cinq mois

L'analyse révèle que tous les modules TOPCon présentent un cycle métastable de dégradation-récupération lorsqu'ils sont soumis à l'irradiation UV, au stockage dans l'obscurité puis à un trempage lumineux. Ce mécanisme est attribué à une redistribution des charges et à une passivation médiée par l'hydrogène, selon les auteurs. Bien que les modules M1 soient plus sensibles aux UV, leur rendement énergétique (EY) moyen sur cinq mois ne diffère que de 0,17 % de celui des modules M3.

"Notre étude du laboratoire au terrain confirme que l'UVID dans le TOPCon est un effet métastable récupérable par la lumière, sans impact sur la production réelle d'énergie", indique Zhiwei Li, auteur principal de la recherche. Ces résultats confirment les observations antérieures selon lesquelles des pertes de puissance surviennent lors du stockage dans l'obscurité après une dégradation UV en laboratoire, mais que la remédiation dynamique des défauts sous lumière neutralise cet effet en conditions réelles.

Des implications pour les normes de fiabilité du secteur photovoltaïque

Les chercheurs soulignent que la norme IEC 61215, référence sectorielle pour les tests UV des modules photovoltaïques, laisse une marge d'amélioration pour mieux refléter l'impact réel sur la production en conditions de terrain. Ils recommandent d'identifier les seuils de doses UV déclenchant la dégradation et la récupération selon les différentes technologies. Li précise que ces conclusions sont "essentielles pour renforcer la confiance des investisseurs et la bancabilité" des projets solaires intégrant cette technologie.