Trina Solar et Nanchang University démontrent la résilience UV des modules TOPCon

Une équipe de chercheurs de l'université de Nanchang et du fabricant de modules solaires Trina Solar a publié une étude sur les effets de la dégradation induite par les ultraviolets (UVID) sur les performances des modules photovoltaïques à contact passivant par oxyde tunnel (TOPCon). Les résultats, publiés dans la revue Solar Energy, indiquent que ce type de module présente une résilience métastable en conditions réelles. Selon Zhiwei Li, premier auteur de l'étude, les tests de terrain confirment que l'UVID dans les cellules TOPCon constitue un effet métastable récupérable par la lumière, sans impact sur la production énergétique réelle. Ces conclusions visent à renforcer la confiance des investisseurs et la bankabilité des projets photovoltaïques.

Des tests d'accélération UV reproduisant les conditions d'exploitation

Les chercheurs ont soumis des cellules TOPCon à des tests de vieillissement accéléré aux UV à l'aide d'une chambre équipée d'une lampe à iodure métallique émettant dans la plage de 280 à 400 nm. L'intensité UV a été fixée à 180 W/m², avec une température de module maintenue entre 60 et 65 °C. Les échantillons ont été placés dans une chambre à 50-60 °C en conditions de court-circuit et exposés à une dose d'irradiation cumulative de 2 kWh/m² provenant d'une source lumineuse de 800 W/m² couvrant une plage spectrale de 300 à 1 200 nm.

Les cellules ont ensuite subi une fluence UV totale de 30 kWh/m². Après irradiation, les échantillons ont été stockés à l'obscurité pendant sept jours, puis exposés au soleil naturel pendant une journée. Trois types de cellules TOPCon, dotés de couches d'oxyde d'aluminium (Al₂O₃) et de nitrure de silicium (SiNx) différentes, ont été étudiés. Des modules correspondants ont été fabriqués à partir de ces cellules et installés à Changzhou, en Chine, inclinés à 23° en orientation plein sud pour les tests en extérieur.

Une récupération dynamique qui préserve le rendement énergétique

L'analyse révèle que l'ensemble des modules TOPCon présente un cycle métastable de dégradation-récupération lorsqu'ils sont soumis à l'irradiation UV, au stockage à l'obscurité puis au trempage lumineux. Ce comportement serait piloté par une redistribution synergique des charges et une passivation médiée par l'hydrogène, selon les chercheurs. Bien que les modules M1 se montrent plus sensibles aux UV, leur rendement énergétique moyen sur cinq mois ne diffère que de 0,17 % par rapport aux modules M3. La récupération quasi-totale des performances après trempage lumineux constitue un résultat central de l'étude.

Les résultats de terrain confirment que les modules TOPCon maintiennent une puissance de sortie stable en conditions réelles, la remédiation dynamique des défauts induite par la lumière compensant efficacement la dégradation UV. Ce comportement corrobore des travaux antérieurs ayant observé des pertes de puissance lors du stockage à l'obscurité après dégradation UV en laboratoire. Les modules conservent ainsi leur performance sur le long terme malgré les cycles successifs d'exposition et d'obscurité.

Des implications pour les normes sectorielles et la bankabilité des projets

L'étude souligne que la norme IEC 61215, référence internationale pour les essais de qualification des modules photovoltaïques, laisse une marge d'amélioration pour mieux refléter l'impact réel des UV sur la production en conditions de terrain. Les auteurs appellent la communauté de recherche et l'industrie à déterminer les seuils de doses UV déclenchant la dégradation et la récupération selon les différentes technologies. Ces travaux établissent une compréhension de la fiabilité des modules TOPCon susceptible d'influencer les futures révisions des protocoles de test du secteur.