Qu'est-ce que l'UVID ?
Qu’est-ce que l’UVID ?
L’UtraViolet Induced Degradation est une dégradation de la productivité électrique des panneaux photovoltaïques, induite par lumière ultraviolette.
La lumière ultraviolette ?
C’est une partie du spectre lumineux, invisible à l’œil nu, dont la longueur d’onde est comprise entre 200 et 400 nm (alors que notre œil ne capte que celles comprises entre 400 et 780nm). L’UV représente environ 5% de l’irradiation quotidienne d’un panneau photovoltaïque, en moyenne. Et sa courte longueur d’ondes en fait la part la plus énergétique du spectre lumineux.
L’UVID est-elle comparable avec les LID/LeTID ?
Pas exactement... La « Light Induced Degradation » et « Light and elevated Temperature Induced Degradation » sont des phénomènes bien connus, qui affectent la performance des modules, et dont les effets atteignent un plafond dès la première année de mise en service des modules. Les technologies de cellules n-type TOPCon offrent une excellente réponse aux LID/LeTID, par rapport aux technologies précédentes. L’immense majorité des fabricants limitent aujourd’hui l’impact de ces phénomènes à moins de 1% de dégradation la première année.
Inversement, l’UVID aurait probablement un effet cumulatif qui pourrait se prolonger pendant plusieurs décennies. Ainsi, elle menace non seulement la productivité des modules à court terme, mais aussi leur fiabilité à long terme.
L’UVID c’est nouveau ?
Oui, la problématique de l’UVID est apparue avec l’essor des technologies TOPCon monofaciales et bifaciales, qui y sont particulièrement sensibles. Il semble qu’il en va de même pour le HJT.
C’est le laboratoire américain Renewable Energy Test Center (RETC) qui tire la sonnette d’alarme sur ce phénomène depuis l’été 2024.
D’après eux :
« Sans une action immédiate et collective, l'UVID pourrait devenir un problème de fiabilité majeur pour les acteurs de l'industrie PV. »
L'UVID, comment ça fonctionne ?
L'UVID affecte principalement la structure du film de passivation (SiNx/AlOx) sur les cellules de silicium cristallin, affaiblissant l'effet de passivation et accélérant la dégradation des performances du module. L'exposition aux UV rompt les liaisons Si-H, perturbant la passivation de l'interface et entraînant des concentrations plus élevées d'hydrogène dans le silicium et près de l'interface passivation/Si. Cela provoque une recombinaison des porteurs de charge, réduisant la tension de circuit ouvert (Voc) et le facteur de remplissage (FF), et diminuant finalement les performances du module.
Ce type de dégradation n’est mesurable qu’en laboratoire. Les tests consistent à irradier les modules pendant de longues périodes et à forte intensité, exclusivement avec de la lumière UV.
En effet, en situation de production réelle, l’UVID se combine aux autres types de dégradation normale des modules, comme les LID et LeTID.
Dans le détail, c’est la recombinaison d’électrons dans la couche de passivation qui impacte la productivité des modules.
Malheureusement, faute de recul sur le vieillissement des modules TOPCon et HJT, il n’existe pas encore de modèle prévisionnel d’UVID et ses conséquences (par exemple sur le déclenchement d’autres types de dégradation à partir d’un certain niveau d’UVID).
D’après les tests de vieillissement prématuré menés par le RETC, et qui simulent 2 ans d’irradiation UV, il ressort que :
- 40% des modules photovoltaïques testés subissent une dégradation de puissance produite inférieure à 2%
- 40% des modules photovoltaïques testés subissent une dégradation de puissance produite supérieure à 5%.
- le niveau de dégradation de puissance produite atteint ponctuellement jusqu’à 16% dans les pires cas.
Quelles sont les solutions ?
L’industrie PV est en développement intense, les technologies évoluent très vite et les laboratoires de recherche développent continuellement de nouvelles innovations. De la même manière que l’industrie a déjà répondu aux problématiques de yellowing, de hot-spots, de snail trails, de PID, LID/LeTID ou de délamination ; on peut raisonnablement se rassurer sur sa capacité à proposer des solutions innovantes pour répondre aux problématiques de l’UVID.
A ce jour, pour lutter contre l’UVID, les industriels perfectionnent l’architecture des cellules pour améliorer les performances de passivation. Notamment en améliorant la couche de passivation en la densifiant, en l'affinant et en régulant mieux l'hydrogène au sein du film.
Un autre axe de travail est en cours sur le développement d’un film encapsulant qui diminuerait l’effet UV…
L’industrie PV mène de nombreuses recherches, c’est un sujet à suivre.
Sources :