Dégradation et évaluation de la performance énergétique du mono

Rapports scientifiques volume 13, Numéro d'article : 13066 (2023) Citer cet article

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La dégradation réduit la capacité de production solaire photovoltaïque (PV) au fil du temps. Les études sur la dégradation des modules photovoltaïques reposent généralement sur des expériences accélérées ou sur le terrain, longues et exigeantes en main-d'œuvre. Comprendre les modes et les méthodologies de dégradation est essentiel pour certifier une durée de vie des modules photovoltaïques de 25 ans. Les conditions technologiques et environnementales affectent le taux de dégradation des modules photovoltaïques. Cet article étudie la dégradation de 24 modules photovoltaïques en silicium monocristallin montés sur le toit de l'institut égyptien de recherche en électronique (ERI) après 25 ans d'exploitation en extérieur. Les taux de dégradation ont été déterminés à l'aide du taux de performance du module, des pertes de température et du rendement énergétique. L'inspection visuelle, la mesure des caractéristiques IV et le taux de dégradation ont tous été calculés dans le cadre du processus d'évaluation PV. Les résultats démontrent que la puissance maximale des modules (\({P}_{max}\)) a diminué en moyenne de 23,3 % au fil du temps. Les taux de dégradation du courant de court-circuit (\({I}_{sc}\)) et du courant maximum (\({I}_{m}\)) sont respectivement de 12,16 % et 7,2 %. Les taux de dégradation de la tension en circuit ouvert (\({V}_{oc}\)), de la tension maximale (\({V}_{m}\)) et du facteur de remplissage (\(FF\)) sont de 2,28 % , 12,16 % et 15,3 %, respectivement. Le taux de performance global obtenu pour le système PV est de 85,9 %. Après une longue période de fonctionnement dans des conditions extérieures, les cinq paramètres du modèle à diode unique sont utilisés pour l'identification des paramètres de chaque module afin d'étudier l'effet du vieillissement sur les performances du module PV.

La question énergétique reste cruciale pour le progrès social et économique de la société1. Les problèmes environnementaux découlent de l’utilisation de sources de combustibles non renouvelables, en particulier avec la hausse du coût du pétrole et les effets négatifs de la combustion de combustibles fossiles sur l’environnement. Différentes sources d'énergie renouvelables offrent aujourd'hui suffisamment de flexibilité et de fiabilité dans un large éventail de technologies pour minimiser la pénurie d'énergie due à l'augmentation de la demande1,2. Aujourd’hui, l’énergie solaire occupe une place importante sur le marché des énergies renouvelables. L'énergie solaire est utilisée à des fins commerciales et résidentielles2. Ses avantages sont notamment d’être sans fin, non polluant, abondant, silencieux, dépourvu de pièces rotatives et capable de convertir efficacement l’électricité quelle que soit sa taille. Bien que les modules photovoltaïques aient généralement une durée de vie d'environ 25 ans, plusieurs facteurs peuvent affecter leurs performances au fil du temps2,3,4,5,6. Étant donné que l’installation photovoltaïque est réalisée à l’extérieur, elle est exposée à des facteurs environnementaux tels que l’irradiation solaire, la température, l’humidité et le stress physique, qui ont un impact significatif sur ses performances au fil du temps7,8,9. Le vieillissement/dégradation du module est l'un des facteurs clés qui affectent la réduction de la capacité d'alimentation électrique du module10.

Il existe plusieurs types de dégradations pouvant affecter les modules photovoltaïques. Ils comprennent : Dégradation induite par le potentiel (PID) : ce type de dégradation est souvent provoqué par une différence de potentiel de tension entre le système de mise à la terre et les parties conductrices des modules, conduisant à un courant de fuite qui peut endommager le module au fil du temps8,11,12. . Le deuxième type est la dégradation induite par la lumière résultant de l'exposition à la lumière qui provoque la dégradation des modules photovoltaïques. Dans ce type d'installation, la lumière ultraviolette (UV), en particulier, peut détruire les matériaux d'encapsulation et provoquer une décoloration des cellules photovoltaïques, ce qui réduit leur efficacité. Ceci est également connu sous le nom de photo-dégradation4,5,8. Un autre type est la dégradation due à des facteurs environnementaux8,10 : Les principaux facteurs environnementaux qui induisent une dégradation des modules photovoltaïques sont la température, la lumière du soleil, la pluie, le vent, l'humidité, les contraintes mécaniques et l'accumulation de saleté/sable qui provoquent des dommages physiques aux composants du module. conduisant à une dégradation. Ces facteurs interagissent et se combinent souvent pour diminuer l’efficacité et la longévité des panneaux solaires au cours de leur durée de vie. Une étanchéité, une installation et une maintenance appropriées des modules peuvent aider à atténuer certains de ces effets de dégradation de l'environnement.