Vues : 0 Auteur : Éditeur du site Heure de publication : 2025-08-27 Origine : Site
Les températures élevées font les panneaux solaires fonctionnent moins bien, surtout dans les endroits chauds. Les températures élevées nuisent aux performances du module photovoltaïque en raison de changements physiques et électriques. Les modules solaires comme PERC, TOPCon, IBC et HJT perdent de leur efficacité lorsqu'il fait chaud. Le coefficient de température montre à quel point l'efficacité diminue. Pour la plupart des modules, ce nombre est compris entre -0,24 et -0,34 %/°C. Dans les climats chauds, les panneaux solaires peuvent atteindre 65 à 70°C. Cela provoque de grosses baisses d’énergie qu’ils produisent.
L’efficacité des panneaux solaires diminue lorsqu’il fait plus chaud. Cela affecte à la fois la quantité d’énergie produite immédiatement et sur une année.
| Type de module | Coefficient de température (%/°C) | Perte de puissance estimée à une augmentation de 40°C |
|---|---|---|
| PERC | -0.34 | Environ 13,6% de perte |
| TOPCon | -0.32 | Environ 12,8% de perte |
| GRV | -0.29 | Environ 11,6% de perte |
| HJT | -0.24 | Environ 9,6% de perte |
Les effets de la température sur l’efficacité des panneaux solaires sont une préoccupation majeure pour les concepteurs de modules photovoltaïques. Des études montrent que les coefficients de température sont différents pour chaque technologie. Ces chiffres ne s’aggravent pas avec le temps. Lorsque la température affecte l’efficacité des panneaux solaires, cela signifie moins d’énergie et moins d’argent pour les systèmes d’énergie solaire.
Les températures élevées rendent les panneaux solaires moins efficaces. Cela se produit parce que la chaleur modifie les choses à l'intérieur des modules. Ces changements font que les panneaux produisent moins de puissance.
Différents types de panneaux solaires perdent de l'énergie à des vitesses différentes. Certains panneaux, comme le HJT et le CIGS, résistent mieux à la chaleur. Ils conservent plus d’énergie lorsqu’il fait chaud dehors.
Installer les panneaux de la bonne manière les aide à rester au frais. Les panneaux surélevés permettent à l’air de circuler sous eux. L’utilisation de matériaux de refroidissement aide également les panneaux à mieux fonctionner.
Les matériaux des panneaux solaires sont très importants. Des éléments tels que les encapsulants et les revêtements aident les panneaux à gérer la chaleur. Ces matériaux aident également les panneaux à durer plus longtemps dans les endroits chauds.
Les systèmes de refroidissement et la technologie intelligente peuvent aider les panneaux à mieux fonctionner. Ils peuvent rendre les panneaux solaires jusqu’à 15 % plus efficaces. Cela rend l’énergie solaire plus utile et moins chère dans les endroits chauds.
Les panneaux solaires produisent de l'électricité grâce à l'effet photovoltaïque. La lumière du soleil frappe la cellule solaire et déplace les électrons. Ce mouvement crée du courant électrique. La bande interdite est l’énergie nécessaire pour libérer les électrons. Différents modules photovoltaïques ont des bandes interdites différentes. La bande interdite modifie la façon dont la lumière du soleil se transforme en électricité.
Quand il fait plus chaud, la bande interdite diminue. Cela signifie que les électrons ont besoin de moins d’énergie pour se déplacer. Mais davantage d’électrons peuvent se recombiner avant d’être collectés. La qualité du refroidissement d'un module affecte sa meilleure bande interdite. Si un module ne peut pas refroidir rapidement, son efficacité diminue davantage. Pour les cellules solaires CIGSe, le contrôle de la bande interdite améliore la tension et l’efficacité. Cela montre pourquoi garder les modules au frais est important pour les performances PV.
Remarque : La chaleur modifie la façon dont les électrons agissent à l'intérieur du module. Cela commence au niveau atomique et affecte l’efficacité.
La température modifie la tension et le courant d'un module solaire. Lorsqu’il fait plus chaud, la tension en circuit ouvert (COV) diminue. Cela se produit parce qu’il y a davantage de porteurs de charge à l’intérieur de la cellule. Les électrons peuvent reculer plus facilement. Pour les panneaux solaires en silicium, la tension chute d’environ 2,2 millivolts par degré Celsius.
Le courant de court-circuit (ISC) augmente un peu avec la chaleur. Des températures plus élevées facilitent le déplacement des électrons. Donc, un peu plus de courant circule. Mais la chute de tension est bien plus importante que le gain de courant. Cela signifie que la puissance et l'efficacité du module diminuent à mesure qu'il chauffe.
Des températures plus élevées font chuter la tension en circuit ouvert.
Le courant de court-circuit augmente un peu car les électrons se déplacent plus facilement.
La chute de tension est supérieure au gain de courant, donc le rendement chute.
Les changements de résistance à l'intérieur du module modifient également la sortie.
Les tests montrent que ces choses se produisent. Lorsqu'un panneau chauffe, la tension chute, le courant augmente un peu et la production totale diminue. C'est pourquoi la température est une grande préoccupation pour les concepteurs de systèmes solaires.
La chaleur fait recombiner davantage les électrons et les trous à l’intérieur de la cellule. S'ils se recombinent avant d'atteindre les contacts, le module perd de l'électricité. Des températures plus chaudes rendent cette recombinaison plus fréquente. Cela réduit le courant et rend le panneau moins efficace.
La température du module modifie le nombre d'électrons qui se recombinent.
Plus de défauts dans le matériau signifie plus de points de recombinaison.
La chaleur augmente la résistance à l’intérieur du module, rendant le flux de courant plus difficile.
Plus de recombinaison et de résistance réduisent l'efficacité et le rendement.
Des études montrent que des températures plus élevées augmentent la résistance de la cellule. Cela rend plus difficile le passage de l’électricité à travers le module. Les performances chutent donc encore plus. La recombinaison et la résistance signifient que le temps chaud peut entraîner d’importantes pertes de puissance.
En résumé, la température affecte les modules photovoltaïques en modifiant la bande interdite, la tension, le courant, la recombinaison et la résistance. Toutes ces choses fonctionnent ensemble pour diminuer l’efficacité à mesure qu’il fait plus chaud.
Les panneaux solaires obtiennent leurs notes à partir de conditions de test standard, appelées STC. STC utilise des paramètres de laboratoire parfaits. La température de la cellule est fixée à 25°C. La lumière du soleil est très forte à 1000 W/m². Mais la vraie vie n’est pas comme le laboratoire. À l’extérieur, les panneaux solaires chauffent davantage et la lumière du soleil est plus faible. Le vent et la masse d’air modifient également le fonctionnement des panneaux.
| Paramètres | Conditions de test standard (STC) | Conditions de fonctionnement réelles (NOCT) |
|---|---|---|
| Irradiance | 1 000 W/m⊃2 ; (intensité solaire idéale) | 800 W/m⊃2 ; (ensoleillement plus faible et plus typique) |
| Température | Température de la cellule à 25°C (77°F) | Température ambiante à 20°C (68°F) ; température de cellule ~45°C |
| Masse d'air | 1,5 (longueur de trajet atmosphérique normalisée) | Non spécifié, varie selon l'emplacement |
| Vitesse du vent | Non considéré | 1 m/s (affecte le refroidissement et la température) |
Le tableau montre que STC est comme un monde parfait. Dans la vraie vie, les modules solaires atteignent souvent environ 45°C. Ils reçoivent également moins de lumière solaire qu’en laboratoire. Ces changements rendent les panneaux solaires moins efficaces. Dans la vraie vie, les panneaux ne donnent généralement que 70 à 80 % de leur indice STC. Les ingénieurs utilisent ces chiffres pour deviner la quantité d’énergie qu’un système produira en dehors du laboratoire.
D’autres choses réduisent également la puissance que vous obtenez. Le tableau suivant répertorie les pertes courantes dans les systèmes solaires réels :
| Facteur de perte | Plage de perte typique/impact |
|---|---|
| Effets de la température | L'efficacité diminue à mesure que la température du module augmente (par exemple, déclassement de 5 à 10 %) |
| Câblage et conduction | Perte d'énergie dans les câbles et les connexions (1-3%) |
| Efficacité de l'onduleur | Pertes de conversion du courant continu vers le courant alternatif (efficacité de 95 à 98 %) |
| Salissure et ombrage | Réduction du rendement due à la poussière, à la saleté, à la neige et à l'ombrage (2 à 5 %) |
| Dégradation des modules | Perte d'efficacité annuelle d'environ 0,5 % par an |
Les panneaux solaires fonctionnent mieux en laboratoire qu’à l’extérieur. Le rapport de performance, ou PR, compare le résultat réel au résultat parfait. Les chiffres des relations publiques vont de 66 % à 88 %. Cela signifie que de nombreux facteurs, comme la chaleur, les câbles et l'âge, réduisent tous l'efficacité des panneaux solaires.
Le coefficient de température nous indique de combien la puissance d'un module solaire diminue lorsqu'il fait plus de 25°C. Vous pouvez trouver ce numéro sur les fiches techniques. Il est indiqué en pourcentage pour chaque degré Celsius. Les ingénieurs utilisent le coefficient de température pour déterminer la quantité d’énergie perdue lorsque le panneau chauffe.
Le coefficient de température affecte des choses importantes :
Tension en circuit ouvert (COV)
Courant de court-circuit (ISC)
Point de puissance maximale (Pmpp)
Par exemple, si un module a un coefficient de température de -0,3%/°C, il perd 0,3% de sa puissance pour chaque degré supérieur à 25°C. Les techniciens vérifient cela en observant l'évolution de la tension, du courant ou de la puissance à mesure que le panneau chauffe. Le coefficient de température aide les gens à concevoir des systèmes et à éviter les problèmes liés aux hautes tensions lorsqu'il fait froid.
L'efficacité des panneaux solaires dépend du coefficient de température. Des chiffres plus faibles signifient moins de perte de puissance par temps chaud. Certains modules, comme le HJT, ont de meilleurs coefficients de température. Ce sont bons pour les endroits très chauds.
Les modules solaires perdent de la puissance à mesure qu’ils chauffent. Les ingénieurs utilisent les mathématiques pour deviner combien est perdu. Une formule pour la température cellulaire ressemble à ceci :
Tcell = Tamb + (1 / U) * (Alpha * Ginc * (1 - Effic))
Tcell : température de la cellule
Tamb : température ambiante
U : facteur de perte de chaleur (W/m²·K)
Alpha : coefficient d'absorption (généralement 0,9)
Ginc : lumière solaire entrante (irradiance)
Effic : efficacité des panneaux solaires
Si l'air est à 35°C, la lumière du soleil est de 800 W/m⊃2 ; et le panneau est efficace à 20 %, la cellule peut devenir plus chaude que 55°C. Des températures de cellule plus élevées signifient une perte d’énergie plus importante. Si le coefficient de température est de -0,3%/°C, une hausse de 30°C au-dessus de 25°C signifie une baisse de puissance de 9%.
Les scientifiques étudient l’énergie solaire sur les toits depuis des années. Ils ont constaté que les pertes de chaleur représentent une part importante des pertes totales. C’est ce qu’on appelle les pertes de capture du réseau. Au fil du temps, les panneaux perdent également environ 0,5 % d’efficacité chaque année. La poussière, l’ombre et les pertes de câblage aggravent les choses.
Astuce : vérifiez toujours le coefficient de température et utilisez des données réelles pour prédire les pertes.
Les panneaux solaires perdent de la puissance par temps chaud. En mesurant ces pertes, les concepteurs peuvent sélectionner les meilleurs panneaux et les meilleures façons de les installer pour obtenir plus de puissance.
Les panneaux solaires utilisent différents matériaux pour produire de l’électricité à partir de la lumière du soleil. Les modules en silicium cristallin fonctionnent bien dans des conditions normales. Les modules en silicium monocristallin peuvent atteindre jusqu'à 26,7 % d'efficacité. Les modules polycristallins peuvent atteindre un rendement de 24,4 %. Les modules à couches minces, comme le CIGS, ont une efficacité moindre. Mais ils réussissent mieux dans les endroits chauds. Les modules CIGS perdent moins d'efficacité lorsqu'ils chauffent. Leur coefficient de température n'est que de -0,36%/°C. Les modules en silicium cristallin ont des coefficients de température plus élevés. Cela signifie qu’ils perdent plus de puissance lorsqu’il fait chaud. Les modules à couches minces fonctionnent également mieux lorsqu'il y a moins de lumière ou un peu d'ombre.
| Type de module | Plage d'efficacité (%) | Coefficient de température (%/ºC) | Récapitulatif de la sensibilité à la température et des pertes d'efficacité |
|---|---|---|---|
| C-Si monocristallin | 15 - 20 | -0.446 | Haute efficacité mais perd plus de puissance à mesure qu'il fait plus chaud |
| c-Si polycristallin | 13 - 16 | -0.387 | Efficacité moyenne et sensibilité moyenne à la chaleur |
| Couche mince CIGS | 10 - 14,5 (typique) | -0.36 | Efficacité inférieure mais moins affecté par la chaleur, fonctionne mieux dans des conditions de lumière chaude et faible |
Les modules à couches minces continuent de bien fonctionner sous une lumière chaude et changeante. Les modules en silicium cristallin ont une efficacité maximale plus élevée mais perdent plus de puissance lorsqu'ils chauffent.
La technologie solaire ne cesse de s’améliorer. Les modules HJT atteignent jusqu'à 26,56 % d'efficacité en laboratoire. Ils gardent de bonnes performances même lorsqu’il fait chaud. Leur coefficient de température est d'environ -0,25%/°C. Ainsi, ils perdent moins de puissance lorsqu’il fait chaud. Les modules TOPCon ont un rendement élevé et ne sont pas trop chers. Leur coefficient de température est proche de -0,32%/°C. Les modules IBC utilisent une conception à contact arrière. Cela aide à réduire l’ombrage et donne une efficacité de 22 à 24 %. Leur coefficient de température est d'environ -0,29%/°C. Les modules PERC sont beaucoup utilisés mais perdent plus d'efficacité en chaleur.
| Technologie | Coefficient de température (%/°C) | Perte de puissance estimée (25°C à 65°C) | Caractéristiques d'efficacité et contexte d'application |
|---|---|---|---|
| HJT | Environ -0,243% | Environ 9,72% | Meilleure stabilité de température ; efficacité supérieure à 24 % ; faible dégradation; bon pour les endroits chauds et ensoleillés et pour l’utilisation dans les bâtiments. |
| TOPCon | Autour de -0,32% | Environ 12,8% | Coefficient de température moyenne ; limite d'efficacité d'environ 28,7 % ; bon prix; fonctionne bien dans les endroits chauds. |
| GRV | Autour de -0,29% | Environ 11,6% | Haute efficacité (22-24 %) ; ça a l'air sympa; moins d'ombrage ; bon pour les bâtiments de luxe. |
| PERC | Sensibilité à la température plus élevée | Perte de puissance plus élevée que les autres | Beaucoup utilisé mais perd plus de puissance en chauffant ; l'efficacité diminue davantage à des températures élevées. |
Les modules solaires agissent différemment en dehors du laboratoire. Dans les endroits chauds, les modules en silicium cristallin perdent 8 à 9 % de leur énergie annuelle à cause de la chaleur. Les modules à couches minces ne perdent qu'environ 5 %. Les modules CIGS conservent un meilleur rapport de performances entre 10 et 50°C. Des éléments comme la poussière, l’humidité et le vent modifient également le fonctionnement des modules photovoltaïques. La poussière et l'humidité peuvent entraîner une perte de puissance allant jusqu'à 30 %. Les méthodes de refroidissement, comme les systèmes hybrides photovoltaïques et thermiques, aident les panneaux à mieux fonctionner dans les endroits chauds.
| Technologie photovoltaïque | Pertes thermiques dans les climats chauds | Rapport performance/effets dans les climats chauds |
|---|---|---|
| Silicium monocristallin (mono-c-Si) | 8 % de perte d'énergie annuelle | Rapport de performance inférieur à celui du CIGS ; perd plus de puissance à chaud |
| Silicium multicristallin (multi-c-Si) | 9 % de perte d'énergie annuelle | Pertes similaires à celles du mono-c-Si ; la chaleur diminue les performances |
| Technologies des couches minces | 5 % de perte d'énergie annuelle | Mieux gérer la chaleur ; perd moins de puissance |
| Silicium amorphe (a-Si) | N / A | Fonctionne mieux pendant les mois chauds grâce au recuit thermique |
| Séléniure de cuivre, d'indium et de gallium (CIGS) | N / A | Rapport de performance supérieur à celui des PV en silicium cristallin entre 10 et 50 °C |
Les performances du module photovoltaïque dépendent du type, de la météo et de la manière dont il est installé. Choisir le bon module solaire permet d’obtenir plus d’énergie et d’économiser de l’argent, en particulier dans les endroits chauds.
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Les matériaux d'encapsulation protègent les cellules solaires de la chaleur et de l'eau. Ils protègent également des chocs et de la pression. Le type d'encapsulant modifie la façon dont un module gère la chaleur. Cela affecte également la durée du module.
L’EVA croît plus que les métaux et le silicium lorsqu’il fait chaud. Cela crée des contraintes à l'intérieur du module pendant le chauffage et le refroidissement.
Les contraintes peuvent provoquer des fissures ou des pièces cassées à l'intérieur du module.
Choisir le bon encapsulant réduit les risques de dommages. Cela aide le module à rester fort.
L’étirement et le rétrécissement des encapsulants affectent la façon dont les couches collent ensemble. Cela change la robustesse du module.
L'ajout d'éléments tels que SiC, BN ou ZnO à l'EVA permet à la chaleur de s'évacuer plus rapidement. Par exemple, en mélangeant 30 % de SiC, le rendement thermique atteint 70,02 %. L'efficacité électrique a augmenté jusqu'à 16,94 % car la cellule est restée plus froide.
Un meilleur flux de chaleur provenant de ces additifs peut faire augmenter la puissance de plus de 7 %.
Astuce : L'utilisation de bons matériaux d'encapsulation et d'additifs spéciaux aide les modules photovoltaïques à rester frais et à mieux fonctionner dans les endroits chauds.
La façon dont les fils et les chemins du module sont construits permet de contrôler la chaleur et l'électricité. Les scientifiques ont découvert que l'utilisation de films de graphite et d'aluminium dans la feuille arrière refroidissait les modules de silicium cristallin. Ce refroidissement améliore la conversion de tension et de puissance. De bons chemins de chaleur dans le cadre et la feuille de fond éloignent la chaleur des cellules. L'ajout de matériaux à changement de phase avec des métaux refroidit encore plus les modules. Les températures peuvent chuter jusqu'à 21,9 K. L'efficacité électrique peut augmenter de 9 %. La conception intelligente des voies conductrices réduit les pertes de chaleur et augmente le rendement du système photovoltaïque.
La chaleur élevée fait vieillir les modules et se décompose plus rapidement. Au fil du temps, la chaleur, la lumière du soleil et l’eau provoquent de la rouille, des fissures et des matériaux plus fragiles. La dégradation induite par la lumière (LID) et la dégradation induite par le potentiel (PID) sont des problèmes courants. Le LID se produit lorsque la lumière du soleil modifie les produits chimiques présents dans les cellules de silicium. Cela provoque une perte de puissance précoce. Le PID provient de différences de tension élevées. Cela crée des courants de fuite et de grosses chutes de puissance. La couche d'encapsulation peut jaunir, se fissurer ou cesser de coller. Cela laisse passer moins de lumière. Les feuilles de support peuvent se décomposer à cause de la chaleur et de l’eau. Cela laisse entrer l’humidité et provoque des fuites. De minuscules fissures et des conduites métalliques qui se détachent réduisent également l'efficacité. L’utilisation de matériaux solides et de bonnes conceptions, comme des modules verre-verre et des feuilles de fond résistantes aux UV, ralentit ces problèmes. Description
| du mécanisme | et cause- | effet sur les modules photovoltaïques et taux de dégradation |
|---|---|---|
| Dégradation induite par le potentiel (PID) | La haute tension déplace les ions et trace des chemins. Les ions sodium dans le verre contribuent à cela. | Jusqu'à 30 % de perte d'efficacité ; perte de puissance ~2,02 % par an. |
| Dégradation induite par la lumière (LID) | La lumière du soleil accélère l’oxydation des cellules de silicium. | Jusqu'à 10 % de perte d'efficacité, principalement la première année. |
| Vieillissement de l'encapsulation | Les UV et la chaleur provoquent un jaunissement, des fissures et une perte d'adhésivité. | Moins de lumière entre ; l’efficacité diminue avec le temps. |
| Dégradation de la feuille de fond | La chaleur et l'eau provoquent des dégradations et un pelage. | Plus d'humidité et de rouille ; échec précoce. |
| Dégradation cellulaire | De minuscules fissures et lignes métalliques se détachent sous l’effet de la chaleur. | Perte de puissance et efficacité moindre. |
| Formation de points chauds | Des problèmes de cellules ou de poussière rendent certains endroits trop chauds. | Plus de dégâts et de perte d'efficacité. |
| Contrainte mécanique | L'étirement et le rétrécissement provoquent des fissures. | Les joints de soudure et les cellules se brisent. |
| Salissures/accumulation de poussière | La poussière bloque la lumière et crée des points chauds. | Perte de puissance de 1,27 % par g/m⊃2 ; de poussière. |
Remarque : Une chaleur élevée aggrave tous ces problèmes en accélérant les modifications chimiques et en stressant les matériaux. Le choix de bons matériaux et de conceptions intelligentes permet aux modules de durer plus longtemps dans les endroits difficiles.
La température ambiante et la lumière du soleil affectent toutes deux le fonctionnement des panneaux solaires. Lorsqu’il fait plus de 25°C, les panneaux perdent environ 0,3 à 0,5 % d’efficacité pour chaque degré. Dans les endroits très chauds, les panneaux peuvent atteindre 60°C. Cela peut leur faire perdre 10 à 15 % de leur puissance par rapport à ce pour quoi ils sont conçus. Les endroits froids avec un fort ensoleillement peuvent aider les panneaux à mieux fonctionner, augmentant ainsi leur efficacité de 5 à 7 %. Plus de lumière solaire signifie plus d’énergie totale, même si une partie est perdue à cause de la chaleur. Les panneaux chauffent généralement de 20 à 40 °C plus que l’air, la météo locale est donc importante. Le vent aide à refroidir les panneaux. Un petit vent, comme 1 m/s, peut abaisser la température du panneau de 5 à 11°C. Le tableau ci-dessous montre comment ces éléments modifient le fonctionnement des panneaux solaires :
| Facteur/Condition | Effet sur l'efficacité photovoltaïque/ | Explication du rendement/Exemple |
|---|---|---|
| Augmentation de la température (>25°C) | Perte d'efficacité de 0,3% à 0,5% par augmentation de 1°C | La température du panneau peut atteindre 60 °C, entraînant une diminution de la puissance de sortie de 10 à 15 % par rapport à l'efficacité nominale. |
| Conditions très froides (0°C) | Gain d'efficacité de 5 à 7 % au-dessus de la puissance nominale | Les climats froids à fort rayonnement améliorent l’efficacité |
| Irradiation solaire élevée | Augmente la production d'énergie totale malgré les pertes de température | Les journées chaudes et ensoleillées produisent plus d’énergie que les journées fraîches et nuageuses |
| Vitesse du vent | L'effet de refroidissement réduit la température du panneau de 5 à 11 °C à 1 m/s | Le refroidissement améliore l'efficacité |
Dans les régions tropicales, une humidité et une chaleur élevées peuvent faire chuter l'efficacité jusqu'à 28,7 %. La vérification et le nettoyage des panneaux contribuent souvent à leur bon fonctionnement.
La circulation de l’air est très importante pour garder les panneaux au frais. Lorsque l’air circule des deux côtés d’un panneau, il évacue la chaleur plus rapidement. Si les panneaux sont surélevés au-dessus du toit, l’air peut circuler en dessous et les refroidir davantage. La couleur du toit compte également. Les toits sombres sous panneaux peuvent parfois rester plus frais que s’il n’y avait pas de panneaux. Les toits clairs ou brillants peuvent réchauffer l’air autour des panneaux. Les toits frais avec des panneaux peuvent rendre la zone plus fraîche la nuit, mais le toit lui-même peut rester plus chaud car les panneaux empêchent la chaleur de s'échapper. La manière dont les panneaux sont installés compte également. Les panneaux montés sur le toit sont généralement 5 à 10 °C plus chauds que ceux montés au sol, car moins d'air circule autour d'eux.
Astuce : surélever les panneaux et laisser l'air circuler sous eux permet de les garder au frais et de mieux fonctionner.
La période de l’année et l’endroit où vous vivez modifient le fonctionnement des panneaux. Dans les endroits chauds, les panneaux perdent environ 0,4 % d’efficacité pour chaque degré supérieur à 25°C. L'endroit où vous vous trouvez sur Terre change l'angle du soleil et la durée de son rayonnement, de sorte que les endroits plus éloignés de l'équateur connaissent des changements plus importants au cours de l'année. Les zones tropicales sont confrontées à des problèmes supplémentaires liés aux nuages et à l'humidité, qui bloquent la lumière du soleil et peuvent provoquer une accumulation d'eau sur les panneaux. La poussière dans les déserts peut également réduire l’efficacité si les panneaux ne sont pas nettoyés souvent. Les endroits plus frais obtiennent souvent une meilleure efficacité, même s’ils sont moins ensoleillés. Chaque endroit a besoin de son propre plan de conception et de nettoyage pour obtenir le maximum d’énergie toute l’année.
Les endroits chauds ont besoin d’un bon refroidissement et d’un bon nettoyage.
Les endroits plus frais perdent moins d’efficacité à cause de la chaleur.
Les zones tropicales doivent composer avec l'humidité et les nuages.
Les endroits désertiques doivent contrôler la poussière.
Le fonctionnement des panneaux solaires dépend de nombreux facteurs qui modifient leur température. Il est donc très important de choisir la bonne configuration pour chaque endroit.
Le rendement annuel désigne la quantité d’électricité produite par un système solaire en un an. Le temps chaud rend les panneaux moins efficaces, ils produisent donc moins d’énergie. Si l’efficacité chute de 10 à 15 % dans les endroits chauds, l’énergie totale diminue également. Cette baisse modifie le coût actualisé de l'électricité (LCOE). Le LCOE est le prix moyen pour produire une unité d'électricité pendant la durée de vie du système. Lorsque les panneaux sont moins efficaces, chaque kilowattheure coûte plus cher. Dans les zones chaudes, les systèmes solaires ont souvent un LCOE plus élevé. En effet, les panneaux fonctionnent moins bien et nécessitent davantage de nettoyage ou de refroidissement.
La façon dont vous concevez le système affecte le montant que vous économisez. Les ingénieurs utilisent des matériaux spéciaux et des astuces de refroidissement pour garder les panneaux plus frais. Par exemple, les matériaux à changement de phase (PCM) peuvent refroidir les panneaux jusqu'à 34°C. Les panneaux plus froids fonctionnent mieux, vous récupérez donc votre argent plus rapidement. L'utilisation de l'eau avec les PCM peut rendre les panneaux jusqu'à 13,7 % plus efficaces. La poussière peut réduire l’efficacité de près de 12 %. Le nettoyage de la poussière permet de conserver une énergie élevée et de donner plus de valeur au système. Le tableau ci-dessous montre comment les choix de conception modifient les performances et les coûts :
| Aspect de la conception du système | Impact sur les performances | Impact économique |
|---|---|---|
| Intégration des PCM | Rend les panneaux plus frais, augmente l'efficacité | Un retour sur investissement plus rapide, un meilleur investissement |
| Stratégies de refroidissement (eau + PCM) | Efficacité supérieure, meilleur contrôle de la chaleur | Plus d'énergie, des profits plus élevés |
| Atténuation de la poussière | Maintient le bon fonctionnement des panneaux | Maintient un rendement élevé, ajoute de la valeur |
| Sélection du type PCM | Meilleur refroidissement pour le système | Modifications du coût et de la conception |
Certains systèmes solaires peuvent atteindre un rendement de 37 % mais coûtent plus cher et nécessitent un fort ensoleillement. Les systèmes à inclinaison fixe sont moins chers et fonctionnent dans de nombreux endroits. Les ingénieurs sélectionnent le meilleur système en fonction de la lumière solaire et du budget dans chaque zone.
Les panneaux solaires perdent de leur efficacité avec le temps à cause de la chaleur, de la poussière et du vieillissement. La plupart des panneaux perdent environ 0,5 % d'efficacité chaque année. Dans les endroits chauds, cela peut se produire plus rapidement et coûter plus cher plus tard. Lorsque les panneaux se dégradent, ils produisent moins d’énergie et économisent moins d’argent. Les propriétaires doivent prévoir ces pertes lorsqu’ils réfléchissent au retour sur investissement et aux économies. L’utilisation de matériaux solides et de conceptions intelligentes permet de ralentir les dommages et de protéger votre argent.
Une bonne conception et un entretien régulier permettent aux panneaux solaires de durer plus longtemps et d'économiser de l'argent, même dans des climats difficiles.
Les ingénieurs utilisent différentes manières pour garder les panneaux solaires au frais. Ils choisissent le refroidissement passif, comme laisser l’air circuler autour des panneaux. Les dissipateurs de chaleur aident à évacuer la chaleur supplémentaire sans consommer plus d'énergie. Surélever les panneaux et laisser de l'espace en dessous permet à l'air de circuler et de les refroidir. Changer la façon dont les panneaux font face au soleil et les incliner aide à empêcher l’accumulation de chaleur. Cela aide également les panneaux à obtenir plus de lumière solaire. Certaines configurations utilisent des matériaux à changement de phase, tels que de la gelée de paraffine, pour absorber la chaleur et la laisser s'échapper plus tard. Ces méthodes aident à contrôler la température et à assurer le bon fonctionnement des panneaux.
Choisir les bons matériaux permet de garder les panneaux plus frais. Les revêtements brillants et les toits de couleur claire n’absorbent pas autant de chaleur. Les panneaux avec une réflectance de sous-bande interdite élevée renvoient la lumière du soleil qui ne peut pas être utilisée. Cela les garde au frais. Les matériaux à haute émissivité évacuent la chaleur plus rapidement. Ces astuces aident les panneaux à durer plus longtemps et à mieux fonctionner.
Le refroidissement est très important pour les panneaux solaires. Le refroidissement passif, comme les matériaux à changement de phase, peut permettre aux panneaux de fournir environ 9 % de puissance en plus. Le refroidissement actif utilise de l'eau ou de l'air pour refroidir les panneaux, mais coûte plus cher et est plus difficile à mettre en place. Les systèmes hybrides mélangent des refroidisseurs thermoélectriques et des matériaux à changement de phase pour des résultats encore meilleurs. Certains refroidisseurs hybrides peuvent abaisser la température du panneau de plus de 40°C. Ils peuvent également améliorer le fonctionnement des panneaux jusqu'à 15 %. Ces idées aident les panneaux à rester frais dans les endroits chauds.
Les revêtements intelligents aident les panneaux à absorber plus de lumière et à protéger la poussière. Certains revêtements se nettoient tout seuls et arrêtent la réflexion. Les matériaux à changement de phase double couche aident à maintenir la température du panneau stable en absorbant et en évacuant la chaleur. La surveillance en temps réel utilise l'intelligence artificielle pour observer et modifier le fonctionnement des panneaux. Ces outils aident les panneaux à continuer de produire de l’électricité même lorsque le temps change.
| Type de solution | Avantage | Exemple Impact |
|---|---|---|
| Nanorevêtements hybrides | Réduisez les reflets et arrêtez la poussière | Plus de photons utilisés |
| Surveillance de l'IA | Modifie les paramètres en fonction des changements de temps | Obtient plus d'énergie |
| Couches PCM | Aspirez et laissez échapper la chaleur pour garder les panneaux au frais | Moins de dégâts dus à la chaleur |
Certains types de panneaux solaires fonctionnent mieux lorsqu’il fait chaud. Les modules HJT perdent moins d'énergie et produisent plus de puissance dans les endroits tropicaux et secs. Les cellules CIGS continuent de bien fonctionner même lorsqu’il fait très chaud. Les modules CdTe peuvent produire jusqu'à 6 % d'énergie en plus que ceux en silicium par temps chaud. Choisir la meilleure technologie permet aux panneaux de mieux fonctionner et de durer plus longtemps dans les endroits chauds.
Les scientifiques trouvent de nouvelles façons d’aider les panneaux solaires à produire de la chaleur. Ils utilisent des matériaux spéciaux pour rendre les panneaux plus résistants par temps chaud. Certains scientifiques ont inséré de minuscules MOF dans des cellules solaires à pérovskite. Ces MOF donnent aux cellules des formes plus flexibles et des surfaces plus grandes. Cela aide à arrêter les dommages causés par la lumière du soleil et la chaleur. Dans les cellules solaires CIGS, une très fine couche d’Al2O3 protège les cellules. Cette couche n'a que 10 nanomètres d'épaisseur. Il empêche l'eau de pénétrer et arrête les problèmes électriques. De ce fait, les cellules conservent environ 80 % de leur puissance après un séjour prolongé dans des endroits chauds et humides. Les nanofluides et les nanomatériaux à base de paraffine contribuent au refroidissement des panneaux. Ils évacuent la chaleur des panneaux. Les nanofluides de noir de carbone et les matériaux à changement de phase contenant des nanoparticules maintiennent la température stable. Ces nouveaux matériaux et nanotechnologies permettent aux panneaux solaires de durer plus longtemps et de mieux fonctionner lorsqu'il fait chaud.
Les revêtements intelligents et l’intelligence artificielle aident les panneaux solaires à gérer la chaleur. Le tableau ci-dessous montre comment ces outils aident :
| Mécanisme | Description | Effet sur l'efficacité photovoltaïque à haute température |
|---|---|---|
| Nanorevêtements hybrides | Réduisez la réflexion, utilisez plus de lumière UV/IR et bloquez la poussière | Plus de lumière utilisée, moins de puissance perdue à cause de la saleté |
| Matériaux à changement de phase (PCM) | Aspirez et laissez échapper la chaleur pour maintenir la température du panneau stable | Moins de dommages dus à la chaleur, durée de vie du panneau plus longue |
| Systèmes adaptatifs pilotés par l'IA | Utilisez l'apprentissage automatique pour modifier les paramètres et suivre le soleil | Plus de puissance produite, même lorsqu'il fait chaud |
Les revêtements intelligents aident les panneaux à absorber plus de lumière et à rester propres. Les PCM stockent la chaleur supplémentaire pendant la journée et la libèrent lorsqu'elle refroidit. Cela aide à empêcher les panneaux de devenir trop chauds. Les systèmes d'IA surveillent la météo et modifient le fonctionnement des panneaux. Cela aide les panneaux à produire plus d’énergie, même lorsqu’il fait très chaud.
Les systèmes hybrides et avancés utilisent de nombreuses façons de lutter contre la chaleur et de mieux fonctionner. Les systèmes solaires hybrides mélangent des panneaux photovoltaïques et des pompes à chaleur géothermiques. Ils utilisent également des pièces spéciales pour chaque climat. Les ingénieurs choisissent la bonne taille pour les collecteurs, les échangeurs de chaleur et les réservoirs de stockage. Cela permet d’équilibrer les besoins en chauffage et en électricité. Les matériaux à changement de phase dans ces systèmes stockent la chaleur et aident à refroidir les panneaux. Cela empêche les panneaux de devenir trop chauds. Les systèmes de contrôle gèrent l’énergie et réduisent les besoins en électricité du réseau. Ceci est utile dans les endroits chauds. Les systèmes hybrides photovoltaïque-thermique (PVT) produisent à la fois de l’électricité et de la chaleur. Ces systèmes utilisent le refroidissement pour maintenir le bon fonctionnement des panneaux, même à midi, lorsqu'il fait le plus chaud. Une isolation avancée, comme les aérogels, et des commandes intelligentes utilisant l'apprentissage automatique, aident ces systèmes à durer plus longtemps et à mieux fonctionner. Les conceptions hybrides réduisent les émissions de gaz à effet de serre et rendent l’énergie solaire plus fiable dans les endroits chauds.
Les panneaux solaires ne fonctionnent pas aussi bien quand il fait chaud. Chaque type de panneau réagit à la chaleur à sa manière. Le coefficient de température nous indique la quantité d’énergie perdue lorsqu’il fait chaud. Les gens peuvent améliorer le fonctionnement des panneaux en choisissant de bonnes façons de les installer et en utilisant les bons matériaux.
Pour obtenir les meilleurs résultats, il est judicieux de demander l’aide d’un expert avant d’installer un système solaire. Cela permet de garantir que les panneaux fonctionnent bien, peu importe où vous habitez.
Le coefficient de température nous indique la quantité d’énergie perdue par un panneau solaire lorsqu’il fait plus de 25°C. Si le coefficient est inférieur, le panneau ne perd pas autant de puissance par temps chaud.
Les températures élevées font vieillir les panneaux solaires plus rapidement. Ils peuvent provoquer des fissures et des taches jaunes. Les matériaux se décomposent plus rapidement. Cela rend les panneaux moins efficaces et réduit leur durée de vie.
Les modules HJT et CIGS fonctionnent mieux dans les endroits chauds. Ils ont des coefficients de température plus faibles. Cela signifie qu’ils perdent moins de puissance lorsqu’il fait chaud. Ces panneaux maintiennent leur efficacité plus élevée dans les zones chaudes.
Oui. Les systèmes de refroidissement tels que les matériaux à changement de phase ou le refroidissement par eau aident à garder les panneaux plus frais. Ces systèmes peuvent rendre les panneaux jusqu'à 15 % plus efficaces par temps très chaud.
La poussière bloque la lumière du soleil et rend certains endroits plus chauds. Cela augmente la température du panneau et entraîne davantage de pertes de puissance. Le nettoyage des panneaux permet souvent de les garder plus frais et de mieux fonctionner.
