Verre/Backsheet ou Bi-verre dans le cas du TOPCon, que choisir ?
L'évolution des structures de modules photovoltaïques a été marquée par la transition du verre-backsheet vers le bi-verre, en grande partie motivée par des préoccupations de durabilité et l’essor des cellules bifaciales. Alors que la conception verre-backsheet a dominé jusqu’en 2019 en raison de sa facilité de fabrication, des problèmes de vieillissement de certains films polymères ont conduit les fabricants à repenser leurs choix.
À partir de 2022, l’essor accéléré des modules TOPCon, plus sensibles à l’humidité et au risque de corrosion, a renforcé l’adoption du bi-verre, déjà présent sur le marché, pour mieux protéger les cellules. Ce choix structurel impacte plusieurs critères de performance : la résistance à la pénétration de l’humidité, la stabilité mécanique face aux charges et impacts, ainsi que la fiabilité globale du module sur le long terme. Toutefois, des compromis existent entre la durabilité et d’autres paramètres comme le poids, la résistance mécanique et la performance énergétique.
Le tableau comparatif suivant met en perspective ces différents critères afin d’évaluer plus clairement les avantages et limites des solutions actuelles dans le contexte du vieillissement des modules monofaciaux TOPCon :
Durabilité
Pénétration de l’humidité :
● Perte de puissance lors du Damp-Heat test (2000 h) : -1,9 % en moyenne.
● 46 % des modules verre/backsheet ont eu une dégradation de puissance inférieure à 2% après DH2000.
Taux de dégradation :
● Environ 0,7 % de dégradation par an, avec une performance résiduelle de 80 % après 25 ans.
Résistance au PID :
● Sensible au PID en raison de l’infiltration d’humidité.
Stabilité thermique :
● Limitée : le backsheet en polymère se dégrade à haute température.
Dissipation thermique :
● Dissipe mieux la chaleur, améliore l’efficacité en climat chaud en maintenant une température de cellule raisonnable.
Pénétration de l’humidité :
● Perte de puissance lors du Damp-Heat test (2000 h) : -1,0 % en moyenne.
● 85 % des modules verre/verre ont eu une dégradation de puissance inférieure à 2 % après DH2000.
Taux de dégradation :
● Environ 0,45 % de dégradation par an, avec une performance résiduelle de 87 % après 25 ans.
Résistance au PID :
● Bonne résistance au PID grâce à une meilleure étanchéité à l’humidité.
Stabilité thermique :
● Très bonne : propriété de résistance thermique du verre.
Dissipation thermique :
● Retient plus de chaleur, pouvant réduire l’efficacité à cause d'une température de fonctionnement élevée.
Contraintes mécaniques
Résistance aux pressions / dépressions :
● Sujet aux microfissures sous charge de vent/neige.
● A cause de leur structure asymétrique, les cellules sont exposées à des forces de traction, augmentant le risque de fissuration.
Résistance à la grêle :
● RG4 (Résistance plus élevée).
Résistance aux pressions/ dépressions :
● Plus rigide, moins sujet aux microfissures.
● Ceci est permis par leur structure symétrique, qui place les cellules sur une ligne neutre, réduisant les contraintes de traction-compression.
Résistance à la grêle :
● RG3 (Résistance plus faible).
Indicateurs de performance
Rendement énergétique :
● Limité au monofacial, donc pas de gain sur la face arrière.
● En raison du vieillissement du backsheet, la résistance à l’humidité diminue entrainant un vieillissement accéléré de l’encapsulant et la corrosion des contacts métalliques entrainant une perte d’efficacité des cellules voire la destruction du panneau.
Coût :
● Coût initial plus faible, backsheet en polymère moins cher.
Poids :
● Plus léger : ∼ 20 kg (par module 1762 x 1134 mm).
Applications :
● Installations photovoltaïques standard, non adapté aux systèmes bifaciaux ou semi-transparents (agriPV).
● Faible compatibilité avec les systèmes 2000V.
Durée de vie :
● Durée de vie prévue d’environ 25 ans.
Recyclabilité :
● Pour les panneaux en bon état, la séparation des couches par délamination est proposée par SOREN.
Rendement énergétique :
● Fonctionnalité bifaciale pour les modules au sol possible qui permet un gain de productible jusque 11% dans les conditions idéales donc 4-5% dans la réalité.
● Grace à une meilleure résistance aux phénomènes de dégradation, une meilleure performance à long terme est garantie.
Coût :
● Coût initial plus élevé, le double-verre ajoute des coûts matériels.
Poids :
● Plus lourd : ∼ 25 kg (par module 1762 x 1134 mm).
Applications :
● Convient aux toitures semi-transparentes (agriPV), et aux systèmes bifaciaux.
● Meilleure compatibilité avec les systèmes 2000V.
Durée de vie :
● Durée de vie plus longue, supérieure à 30 ans.
Recyclabilité :
● Pour l'heure, seul le broyage est possible. Celui-ci est suivi par une séparation des matériaux (procédés hydrauliques, par courants de Foucault ou densimétrie).
Le bi-verre est plus durable, avec une meilleure résistance à l’humidité, un taux de dégradation plus faible et une longévité supérieure. Il améliore le rendement grâce à la bifacialité et réduit le risque de microfissures. Toutefois, il est plus lourd, plus coûteux et nécessite un entretien plus fréquent. Le verre-backsheet, plus léger et moins cher, se dégrade plus vite et est limité au monofacial, mais son recyclage est plus avancé. Chez Synapsun, nous faisons le choix du bi-verre pour garantir des performances optimales et une meilleure durabilité à long terme.
Sources :
- Sinovoltaics. (06/2024). Double Glass Solar Panels [En ligne]. Disponible sur : https://sinovoltaics.com/learning-center/solar-panels/double-glass-solar-panels/
- Linkedin post Ainlf, R. (10/2024). Glass-To-Transparent Backsheet vs Glass-To-Glass Solar Modules: Pros and Cons. [En ligne]. Disponible sur : https://www.linkedin.com/pulse/glass-to-transparent-backsheet-vs-glass-to-glass-solar-ainlf/
- PV Magazine. (02/2023). For N-Type Bifacial Technology, Dual Glass Structure is Preferred. [En ligne]. Disponible sur : https://www.pv-magazine.com/press-releases/for-n-type-bifacial-technology-dual-glass-structure-is-preferred/
- NREL (03/2023) Scorecard Damp Heat [En ligne]. Disponible sur : https://scorecard.pvel.com/damp-heat/#:~:text=PVEL%20tested%20two%20BOMs%20produced,loss%20after%20the%20same%20test
PV Tech (03/2020) JinkoSolar: Transparent backsheet vs dual glass—- Advantages and disadvantages [En ligne]. Disponible sur : https://www.pv-tech.org/industry-updates/jinkosolar-transparent-backsheet-vs-dual-glass-advantages-and-disadvantages