Fronius GEN24 : le test !
13 octobre 2023Histoire d’une entreprise innovante : Sunpower
Les panneaux Sunpower sont souvent présentés comme les meilleurs panneaux solaires au monde – mais le sont-ils vraiment ? Dans cette revue, je vais d’abord présenter brièvement la société et le panneau. Ensuite, je mettrai en lumière huit problèmes potentiels avec les panneaux traditionnels. Après cela, je montrerai comment SunPower a résolu ces huit problèmes en construisant un panneau foncièrement différent. Suite à cela, je donnerai mon avis sur la situation financière de SunPower – est-ce que SunPower est une option risquée dans le climat actuel volatile de la fabrication de panneaux ?
La société californienne de panneaux solaires a été fondée en 1985 par le Dr Richard Swanson. Avec un rendement record de 21 pour cent, SunPower a été salué comme le panneau le plus durable au monde, avec la plus faible dégradation, la garantie la plus longue de loin, et une durée de vie prévue sans précédent de 40 ans. Pas étonnant que SunPower ait été utilisé dans certains des projets les plus intéressants sur terre.
Les panneaux de Sunpower sont fréquemment décrits parmi les élites des panneaux solaires mondiaux. Mais tiennent-ils vraiment leurs promesses? Dans cette analyse, je vais d’abord évoquer la genèse de la marque et les caractéristiques de ses produits. J’aborderai par la suite les défis rencontrés par les panneaux classiques et la manière innovante dont SunPower y a répondu. Je conclurai par une réflexion sur la stabilité financière de SunPower dans le paysage fluctuant des fabricants de panneaux solaires.
Fondée en Californie en 1985 par le Dr Richard Swanson, SunPower s’est distinguée avec un taux d’efficacité record atteignant 21%. Leur réputation est bâtie sur la robustesse de leurs produits, leur résistance à la dégradation, une garantie exceptionnellement longue et une durée de vie estimée à 40 ans. Il n’est donc pas surprenant de les voir associés à des projets novateurs à travers le monde.
La conception de panneaux solaires traditionnels :
De nos jours, un panneau solaire typique est assemblé à partir d’environ 60 modules de silicone, qu’on appelle “cellules”. Chacune de ces cellules est marquée à l’horizontale avec une fine couche d’argent et est connectée à la verticale par des bandes argentées.
Le montage est ensuite encadré à la manière d’une oeuvre d’art; ces cellules sont préservées grâce à une couche EVA/polymère (semblable à une feuille plastifiée), avec une vitre à l’avant et une couche de protection à l’arrière. Le tout est consolidé dans un cadre en aluminium.
Lorsque la lumière du soleil touche la cellule en silicone, de l’électricité est produite, passant à travers l’argent sérigraphié, le long des bandes de liaison, pour atteindre une boîte de connexion fixée à l’arrière du panneau. Ces panneaux s’interconnectent à l’aide de connecteurs MC4.
L’ensemble formé par la cellule en silicone, les bandes, la vitre, le matériau polymère, la couche protectrice, le cadre, la boîte de connexion, et les branchements MC4, c’est ce qu’on appelle la “Liste des Composants” ou BOM;
Panneaux solaires bon marché vs Sunpower ?
Évidemment, produire un panneau nécessite l’usage d’une liste de matériaux de premier choix, en utilisant des équipements automatisés récents et bien entretenus. Quand on évoque des panneaux solaires haut de gamme, on pense immédiatement à des marques comme SunPower, LG et Winaico. D’autres, comme Canadian Solar, JA Solar et Phono, représentent la qualité chinoise à un coût plus attractif. Toutefois, parmi la multitude de panneaux disponibles, un en particulier surpasse tous les autres.
Pourquoi les panneaux Sunpower sont les meilleurs ?
Cellule fragile vs Cellule Sunpower !
Il m’arrive, pendant une rencontre avec un client, de montrer une cellule solaire classique et d’en expliquer le fonctionnement. Curieux, ils la prennent souvent, et en quelques secondes, elle se brise. Leur surprise est palpable, mais je continue de feindre la stupéfaction pour accentuer l’effet. Puis, je souligne la nature délicate des cellules solaires conventionnelles.
Les panneaux solaires nécessitent une manipulation délicate. Des erreurs courantes, comme une mauvaise manipulation ou un transport inadéquat, peuvent causer des micro-fissures. De plus, avec l’évolution technologique et la recherche de réduction des coûts, les composants des panneaux deviennent de plus en plus fins, accentuant le risque. Bien que ce risque soit présent même avec des panneaux de qualité supérieure, il existe des exceptions.
C’est le cas de SunPower. Après la démonstration de la fragilité, je montre souvent une cellule SunPower. Cette dernière, renforcée par une base en cuivre, est nettement plus robuste. En combinant cette robustesse avec la qualité du verre et du cadre SunPower, ces cellules sont quasiment à l’abri des micro-fissures, même dans des conditions d’utilisation réelle.”
Fiabilité exceptionnelle :
Investissez en toute confiance, sachant que la qualité des panneaux SunPower Maxeon est avérée. Au cours de tests réels sur le terrain sur une durée de 8 ans et avec 800 000 panneaux répartis sur 264 sites, les panneaux solaires SunPower Maxeon ont affiché les taux de dégradation les plus faibles du secteur,1 soit une fiabilité près de 4 fois supérieure à celle des panneaux conventionnels (voir test PVEL 2023).
Tolérance et impact de l’ombrage sur la cellule Maxeon :
Les panneaux SunPower offrent de meilleures performances en cas d’ombrage partiel. Voici une explication succincte :
Une cellule en silicone conventionnelle possède le pôle positif d’un côté et le négatif de l’autre. À cause de cette grande séparation électrique, quand la cellule est ombragée, elle génère une tension inverse relativement élevée pour surmonter la résistance. Généralement, cette tension varie entre 15V et 20V pour une cellule standard. Cette haute tension peut causer des points chauds nuisibles et diminuer l’efficacité du panneau. Si cette tension inverse devient trop élevée, le diode de dérivation, prévue pour protéger le panneau, s’active. Chaque fois qu’une de ces diodes s’active, la production du panneau diminue d’un tiers. Et ces diodes ont une durée de vie limitée : plus elles sont sollicitées, plus elles risquent de défaillir rapidement.
SunPower, avec sa cellule Maxeon, a placé les deux pôles, positif et négatif, au dos de la cellule, très proches l’un de l’autre. Ainsi, en cas d’ombrage, la tension inverse est seulement de 2,5 volts (série X) ou 5,5 volts (série E). Les avantages de ce design en condition d’ombrage sont multiples :
- La tension inverse est réduite.
- Moins de chaleur est générée.
- Plus de courant et d’énergie sont produits.
- Les diodes de dérivation sont sollicitées moins souvent, augmentant ainsi leur durée de vie.
Les panneaux possèdent ils des diodes de dérivation ?
Contrairement à une idée reçue, les panneaux SunPower possèdent bien des diodes de dérivation. Même si une vidéo SunPower prétend que chaque cellule en a une, ce n’est pas le cas. Ces diodes sont installées pour chaque tiers du panneau. Cela signifie-t-il qu’avec des panneaux SunPower, nous n’avons pas besoin d’optimiseurs sur un toit ombragé ? Pas tout à fait. Dans des conditions d’ombrage intense, un déséquilibre de courant peut toujours survenir. Cependant, cet effet est nettement moins marqué qu’avec un panneau traditionnel. L’optimisation peut donc être encore bénéfique, notamment avec des solutions comme Tigo TS4 ou SolarEdge. Cette optimisation offre également des avantages tels que la surveillance individuelle des panneaux et une sécurité accrue en cas d’incendie. Pour plus d’informations sur les optimiseurs, vous pouvez vous référer à la première partie de cet article.
Dégradation induite (“LID”)
Afin de permettre aux cellules en silicium de générer de l’électricité, elles subissent un processus de “dopage”. La majorité des panneaux solaires sont dopés avec du phosphore et du bore, ce qui donne du silicium de type P. Toutefois, ce type de silicium a une faiblesse : il est sensible à la “dégradation due à la lumière” ou LID. Ce phénomène, largement documenté, réduit la performance des panneaux standards de 1 à 4% après seulement quelques heures d’exposition à la lumière.
Quant aux panneaux SunPower (et certains modèles LG), ils emploient du silicium de type N. Ce dernier est nettement supérieur en termes de performance et ne présente pas les inconvénients du LID. Et bien sûr, il ne faut pas le confondre avec le LSD.
Impact des températures sur la durée de vie des cellules solaires ?
Le processus de fabrication traditionnel des panneaux nécessite une méthode très délicate pour relier les cellules entre elles à l’aide de rubans fins. Si cette opération est bien effectuée, il y aura suffisamment de jeu pour permettre la dilatation et la contraction dues aux variations de température quotidiennes. Cependant, même si cette étape est réalisée correctement, ce système de connexion reste le point faible du panneau.
Les panneaux SunPower, quant à eux, utilisent des connexions en cuivre solides et flexibles, conçues pour s’adapter aux changements de taille.
Tolérance aux chaleurs extrêmes et aux conditions climatiques sévères :
Les panneaux solaires Sunpower préfèrent les journées fraîches et ensoleillées, et non les jours de canicule, contrairement à ce que beaucoup pensent. Lorsque leur température augmente, leur efficacité diminue. Les fiches techniques de chaque module mentionnent ce trait sous le nom de “coefficient thermique”. Les cellules Maxeon de SunPower, avec leur base en cuivre, dissipent activement la chaleur, permettant aux panneaux de mieux résister aux températures élevées. De ce fait, ils présentent un coefficient thermique inférieur, assurant une performance optimale même lors des journées torrides.
L’humidité élevée peut corroder les panneaux solaires. L’humidité s’infiltre avec le temps dans le revêtement arrière des panneaux classiques, provoquant la corrosion des circuits en argent et diminuant leur rendement. Même si cette corrosion se manifeste plus lentement sur les panneaux de haute qualité, on peut observer des signes de corrosion après 10 à 20 ans. Des études montrent que des conditions chaudes et humides réduisent la performance des panneaux standards après seulement 2000 heures d’exposition.
Cellules de type IBC à back-contact :
Les cellules traditionnelles utilisent de fines impressions en argent et des rubans minces pour transférer l’énergie du silicium à la boîte de jonction. L’inconvénient majeur de cette conception est que ces éléments font de l’ombre à la cellule, diminuant son efficacité. Il est évident que mettre un obstacle à la lumière devant une cellule solaire n’est pas idéal. Cela nous amène au point suivant : les limites d’installation sur les toits.
En conclusion, les panneaux Sunpower sont-ils les meilleurs du marché ?
SunPower conçoit l’un des panneaux solaires les plus avancés du marché. Leur technologie cellulaire présente une moindre vulnérabilité aux micro-fissures lors des étapes de transport, de mise en place et face aux aléas climatiques. Ces panneaux sont plus efficaces dans des conditions ombragées, gèrent mieux les variations de température et offrent une production optimisée lors des pics de chaleur. Ils affichent également une meilleure résistance à l’humidité par rapport à beaucoup d’autres modèles. De plus, leur rendement élevé permet une installation optimale même sur des toits à espace limité. Bien que SunPower rencontre actuellement des défis financiers, de nombreux fabricants de panneaux solaires connaissent des situations similaires. En optant pour SunPower, vous investissez dans une technologie de pointe, même si, dans le scénario le moins favorable, l’entreprise rencontrait des obstacles insurmontables à l’avenir.
