Comment le verre texturé se comporte-t-il en BIPV ?

Des chercheurs polonais ont évalué comment le verre texturé était utilisé comme couverture pour les matériaux photovoltaïques intégrés au bâtiment affectent les performances. Ils ont constaté que la puissance de sortie est inférieure de 5 % à celle des composants à base de verre traditionnel, avec des paramètres de réflexion atteignant jusqu'à 88 % dans le spectre de la lumière visible.

Des scientifiques de l'Université catholique Jean-Paul II de Lublin, en Pologne, ont analysé les paramètres optiques et électriques du verre texturé dans les systèmes photovoltaïques intégrés aux bâtiments (BIPV). Ils ont découvert que ce type de verre peut avoir un impact significatif sur la production photovoltaïque et augmenter la réflexion de la lumière. 'Dans les installations urbaines, un paramètre important est la faible valeur de réflectance , qui réduit la réflexion de la lumière qui pourrait aveugler les conducteurs', a déclaré Paweł Wanicki, l'auteur principal de l'étude. 'Alors que le BIPV devient de plus en plus populaire, l'extension de son installation sur façades, murs de bâtiments et différents types de verre , ses aspects esthétiques sont devenus l'un des paramètres clés.'

Le verre texturé est fabriqué en chauffant des feuilles de verre pour les ramollir, puis en les façonnant à l'aide de rouleaux gravés. Dans leur étude, les chercheurs ont utilisé deux types de feuilles de verre texturées disponibles dans le commerce. Le premier échantillon présente une morphologie de surface avec une variation de hauteur de 45 micromètres, tandis que le deuxième échantillon s'inscrit dans une plage de 10 micromètres. L'échantillon 1 présente un motif régulier avec un diamètre caractéristique de 400 micromètres, tandis que l'échantillon 2 présente un motif irrégulier avec des caractéristiques allant de 50 micromètres à plus de 1 millimètre.

Au total, trois modules ont été construits : un avec l'échantillon 1, un autre avec l'échantillon 2 et le dernier avec du verre transparent de référence. Dans tous les cas, la feuille stratifiée a été placée entre le verre et la cellule, et la puissance délivrée par le boîtier a été mesurée à 2,89 W. La cellule nue a été mesurée avec un facteur de remplissage de 71 %, une tension en circuit ouvert de 0,699 V et un courant de court-circuit de 5,83 A.

'Selon les calculs, les valeurs d'absorption directe de l'énergie solaire de l'échantillon de référence sont respectivement près de 13 fois et 5 fois inférieures à celles des échantillons 1 et 2', ont indiqué les chercheurs. Pour les deux échantillons texturés, la transmission dans la région du proche infrarouge (NIR) est nettement inférieure à celle du verre de référence. De plus, pour l'échantillon présentant un motif de surface régulier (échantillon 1), la transmission dans la région infrarouge (IR) est légèrement inférieure à celle de l'échantillon irrégulier (échantillon 2). La réflectance mesurée dans la région visible (VIS) est nettement inférieure : 8,5 fois inférieure pour l'échantillon 1 et 1,6 fois inférieure pour l'échantillon 2. '

Quant aux performances électriques, la cellule de référence mesurait une puissance maximale de 2,86 W ; l'échantillon 1 avait une puissance de 2,79 W et l'échantillon 2 avait une puissance de 2,74 W. Le facteur de remplissage, la tension en circuit ouvert et le courant de court-circuit du module de référence étaient respectivement de 72,4 %, 0,73 V et 5,425 A. L'échantillon 1 avait une tension de 72,9 %, 0,727 V ​​et 5,27 A, tandis que l'échantillon 2 avait une tension de 73,2 %, 0,728 V et 5,143 A.

L'analyse a montré que le rendement énergétique des modules utilisant du verre texturé était inférieur de 5 % et que les paramètres de réflexion étaient jusqu'à 88 % plus élevés dans la région VIS par rapport aux modules basés sur du verre conventionnel.

'Étant donné que le rayonnement infrarouge a plusieurs effets négatifs sur les cellules photovoltaïques au silicium, notamment une absorption d'énergie limitée, des effets thermiques conduisant à une efficacité réduite, des limitations matérielles et des pertes optiques dues à la recombinaison des porteurs, l'application de verre texturé dans les modules photovoltaïques est rentable', ont conclu les universitaires. De plus, une exposition prolongée au rayonnement infrarouge accélère la dégradation des matériaux, affectant ainsi la stabilité et la durée de vie des modules photovoltaïques.

Leurs découvertes ont été publiées dans « Textured Glass in Architectural Photovoltaic Applications », publié dans Clean Engineering and Technology. Outre l'Université catholique Jean-Paul II de Lublin, Kwanicki est également associé au fournisseur polonais de produits photovoltaïques ML Systems.

Dans l'application des projets BIPV , en particulier ceux situés dans les villes, les concepteurs de construction sont également très préoccupés par le problème de réflexion de la lumière des matériaux de construction photovoltaïques. Pour ces projets BIPV ayant des exigences strictes en matière de réflexion de la lumière, la surface du verre de production d'électricité peut être dépolie pour obtenir un effet de réflexion de la lumière plus faible.