Ces dernières années, l’industrie photovoltaïque a observé une augmentation des cas de casse spontanée du verre, suscitant des interrogations sur certains aspects de la conception des modules. Autrefois, les fractures étaient principalement causées par des événements identifiables, tels que la grêle ou la manutention. Cependant, des cas isolés ont été observés sans cause apparente, notamment sur de grandes centrales. Par ailleurs, certains modules présentent des marges de sécurité plus réduites lors des tests de charge statique IEC 61215, alors qu’ils les surpassaient largement par le passé.
La tendance actuelle avance plutot les modules bi-verre par
rapport aux modules verre-backsheet. Nous avons déjà traité ce sujet dans l’article
suivant. Bien que les modules bi-verre soient généralement plus durables,
ils se révèlent moins résistants aux impacts, notamment à la grêle. L’un des
défis spécifiques aux modules bi-verre est le phénomène d’edge pinching,
qui peut fragiliser leur structure dès leur fabrication.
Celui-ci se produit lors du processus de
laminage. Dans un module à simple verre avec un backsheet souple, ce dernier
peut légèrement se courber, permettant à l'encapsulant de s'écouler et
d'ajuster l'épaisseur du module. En revanche, dans un module bi-verre, les deux
plaques rigides de verre peuvent se pincer sur les bords lors du laminage, ce
qui entraîne une déformation du verre. Dans certains cas, cette contrainte
place le module à la limite de la rupture dès sa fabrication.
Pour éviter ce problème, certains fabricants utilisent des
entretoises dans le laminage afin d’assurer une épaisseur uniforme du module ou
emploient des techniques de laminage spécifiques qui empêchent ce pincement.
Cette approche est courante dans l’industrie du photovoltaïque à couches minces
depuis plusieurs décennies. Cependant, des mesures ont montré que l’edge
pinching reste un phénomène significatif dans de nombreux modules en
silicium cristallin. Ce phénomène peut aussi parfois annuler les bénéfices
apportés par le renforcement thermique du verre.
L’interaction entre le verre et le cadre du module constitue
également un risque de fragilisation. Lorsque le verre est forcé au contact
d’un élément rigide, cela peut engendrer des défauts structurels, accentuer les
contraintes locales et favoriser l’apparition de fissures. Les effets du vent
et de la dilatation thermique peuvent pousser le verre contre le cadre
métallique, aggravant ces tensions. De plus, la présence de sable ou de
poussière piégée dans le cadre peut accentuer les dommages lors des mouvements
du module.
Les perforations pratiquées dans le verre, souvent destinées au passage des câbles de jonction ou à la fixation des modules dans certains designs spécifiques, créent des zones de concentration de contraintes. Si ces trous ne sont pas parfaitement finis ou si le traitement thermique n’a pas uniformisé les tensions résiduelles autour de ces ouvertures, ils peuvent devenir des points de départ pour des fissures sous l’effet des charges mécaniques, des cycles thermiques ou des vibrations dues au vent. L’absence d’un bon ébavurage ou d’un renforcement adapté autour de ces perforations aggrave encore le risque de casse prématurée.
L’arrondi / finition des bords est un autre facteur déterminant. Un verre découpé avec des angles vifs présente un risque accru de fissuration, car les tensions mécaniques se concentrent aux extrémités, notamment lors de la manipulation ou du montage des panneaux. À l’inverse, des angles légèrement arrondis permettent une meilleure répartition des contraintes et réduisent la probabilité de casse accidentelle. Certains fabricants adoptent ainsi des techniques de polissage des bords pour atténuer ces points de fragilité.
Les événements météorologiques extrêmes, comme les tempêtes, inondations et chutes de grêle, sont de plus en plus fréquents et peuvent endommager les parcs solaires, notamment dans les zones côtières et tropicales. L'élévation du niveau de la mer et les fortes précipitations peuvent aussi affecter les systèmes au sol et les onduleurs, tandis que la grêle peut briser le verre des panneaux. Ces événements entraînent également une perte de performance, avec des vagues de chaleur et des fortes pluies devenant de plus en plus courantes.
Une augmentation de
10 °C de la température de surface peut doubler le taux de dégradation des
modules photovoltaïques et influer sur le productible du panneau (caractérisé par le coefficient de température). De plus, le décalage du coefficient de dilatation
thermique (CTE) entre le verre, l'encapsulant et les cellules en silicium
contribue à des tensions mécaniques supplémentaires.
Les variations rapides de température exacerbent ces tensions, augmentant ainsi
le risque de fissures.
L’augmentation des casses spontanées du verre résulte de modules plus grands, d’un verre plus fin et de contraintes mécaniques accrues. Cette fragilité est d’autant plus préoccupante que les aléas climatiques, comme les tempêtes et la grêle, deviennent plus fréquents et intenses, exerçant des pressions supplémentaires sur les installations photovoltaïques. Les normes actuelles, notamment IEC 61215, reposent sur des tests de charge statique réalisés sur un nombre limité de modules. Or, les défaillances observées sur le terrain montrent que ces tests ne sont pas toujours représentatifs des conditions réelles. Une approche plus rigoureuse, basée sur la probabilité de fracture et des essais sur un échantillon plus large, permettrait d’anticiper ces nouvelles formes de casse.
Chez Synapsun, nous accordons une attention particulière aux traitements thermiques appliqués par les fabricants, ainsi qu’au choix des épaisseurs de verre en fonction des performances exigées par chaque projet. Nous étudions également des systèmes de montage adaptés pour limiter les contraintes mécaniques sur les modules.
Afin de garantir la durabilité des installations, nous proposons une approche rigoureuse incluant la vérification de la conformité des matériaux (PAQS), des inspections avant expédition (contrôles visuels, électroluminescence, mesures de puissance, etc.), ainsi que le contrôle des emballages et la supervision du chargement des conteneurs. Ces démarches assurent que chaque module livré respecte les standards industriels et les attentes du projet, minimisant ainsi les risques liés aux nouvelles contraintes mécaniques et climatiques.