Vous vous posez surement la question suivante : « mais c’est quoi en fait l’électroluminescence ? En quoi ça va m’aider à faire fonctionner ma centrale ? »…etc. Vous êtes sur la bonne page, car voici un aperçu de ce qui peut être réalisé exactement avec l’électroluminescence. Mais également des moments où elle est généralement utilisée et de la qualité des résultats des tests si vous poussez l’outil à l’extrême.
Avant de présenter deux exemples pratiques dans lesquels des systèmes photovoltaïques ont été examinés à l’aide de la méthode d’électroluminescence (EL en abrégé), voici un petit rappel sur ce qu’est effectivement cet outil dans le photovoltaïque. Que peut-on réaliser avec ? Quand est-il généralement utilisé ? Quelles sont les limites de l’EL sur le terrain ?
L’électroluminescence de qualité sans dépose de panneaux, c’est la nuit
Afin d’obtenir la qualité des enregistrements EL présentés ci-dessous, l’électroluminescence ne peut être réalisée que la nuit. C’est clairement l’inconvénient majeur de cet outil. Pour effectuer les tests, un travail de nuit est donc nécessaire. Et il faut bien sûr accéder d’une manière ou d’une autre au système pour être examiné la nuit.
Au cours des mesures, chaque chaîne de modules solaires dont vous souhaitez vérifier la qualité est alimentée à l’envers. Ce qui signifie qu’une tension d’environ 650 mV/cellule est appliquée à la chaîne de modules. La polarité de la tension est la même que celle produite par le fil à partir de la lumière du soleil pendant la journée. Pour une chaîne de 20 modules solaires avec 120 cellules demi-coupées, une tension de 60*20*0,65V = 784V est requise. Il faut savoir que dans les modules solaires modernes comportant 120 demi-cellules, 60 cellules sont connectées en série et 2 sous-chaînes sont toujours en parallèle. Si cela vous semble trop compliqué, nous vous invitons à consulter l’architecture des modules solaires sur la fiche technique ou dans le manuel du module. Le 784 V suffit alors à envoyer environ 3,5 A vers l’arrière à travers les cellules solaires. C’est une alimentation électrique capable de produire des tensions élevées correspondantes et qui est, si possible, portable et adaptée à une utilisation en extérieur.
Le courant inverse décrit provoque alors une émission d’un rayonnement électromagnétique invisible dans le domaine du proche infrarouge NIR. Ce rayonnement, à son tour, peut être enregistré par des caméras spécialement conçues. Les images obtenues fournissent des informations précieuses sur l’état de santé des modules solaires ou des cellules solaires examinés. C’est la version courte de la description de ce qu’est réellement l’électroluminescence.
L’interprétation des images par des experts du photovoltaïque
Lors de l’interprétation de ces images, les cellules sombres indiquent les zones des modules solaires qui sont moins efficaces pour produire de l’électricité pendant la journée. Les cellules claires indiquent les zones à haute performance. Bien entendu, l’électroluminescence peut également être utilisée pour détecter toutes les zones de module complètement inactives. Par exemple, lorsque les diodes de dérivation de la sous-chaîne correspondante sont court-circuitées en raison d’un événement de surtension.
Des avantages indéniables mais quelques petits inconvénients
En raison du niveau de détail des images en électroluminescence, cette méthode est devenue l’outil suprême dans l’inspection de la qualité des systèmes photovoltaïques sur le terrain. Mais comme c’est toujours le cas dans la vie, ces avantages comportent aussi des inconvénients. L’inconvénient le plus important, le travail de nuit, a déjà été mentionné ci-dessus.
Il convient également de noter que l’électroluminescence est généralement réalisée brin par brin. Vous devez donc déconnecter chaque chaîne de modules au niveau du boîtier de connexion DC (GAK) ou de l’onduleur, afin de pouvoir ensuite injecter le courant de retour dans la chaîne de modules correspondante.
Ensuite, vous devez vous assurer que la caméra EL est dans une position à partir de laquelle une photo EL raisonnable peut être prise. Pour les systèmes de toiture, des plateformes aériennes sont souvent utilisées pour rapprocher le caméraman des modules solaires. Si cela n’est pas possible, comme c’est souvent le cas avec les petits systèmes de toit, un trépied haut doit être utilisé pour élever la caméra à des hauteurs suffisantes. L’utilisation d’un drone n’est pas possible aujourd’hui, d’une part pour des questions de réglementation de vol nécessitant des dossiers solides à remplir auprès des autorités, et d’autre part parce que le temps de pose requis par la caméra ne permet pas d’obtenir des images suffisamment nettes avec un drone.
Les grandes installations dans lesquelles 3 à 4 modules solaires sont montés verticalement les uns sur les autres sont désormais de plus en plus courantes dans les systèmes extérieurs. Si chaque module mesure plus de 2 m de long, vous pouvez rapidement atteindre des champs de modules d’une profondeur de 8 m, même dans les parcs solaires. Si vous souhaitez également examiner les rangées supérieures de modules avec une bonne qualité, un peu d’ingéniosité est nécessaire. Ce printemps, nous avons eu le plaisir d’examiner deux parcs solaires avec Thomas Reusch du service de vol de mesure. Thomas est un partenaire de longue date et est toujours à l’affût de nouvelles idées pour maîtriser la tâche décrite ci-dessus dans les grands parcs solaires. La qualité des résultats obtenus avec sa nouvelle méthode mérite d’être expliquée.
De nouveaux outils de qualité pour utiliser l’électroluminescence
Dans le premier champ photovoltaïque, un trépied haut enroulable a été utilisé, au sommet duquel se trouvait un cardan avec lequel la caméra EL peut être déplacée à distance dans toutes les directions spatiales. La caméra était contrôlée à distance via une tablette sur laquelle la qualité de l’enregistrement pouvait être vérifiée.
De bonnes photos individuelles des modules solaires ont ainsi été prises. Afin que les anomalies constatées puissent ensuite être facilement attribuées à la position respective du module, les images obtenues ont été combinées en un champ de module complet à l’aide d’un traitement d’image complexe. L’enregistrement est assez volumineux. Mais possède une grande quantité de détails qui permette une qualité d’image optimale.
Dans la vue d’ensemble, vous pouvez voir exactement où se trouve le module solaire concerné sur le terrain. En gros plan, les détails sont clairement visibles jusqu’au niveau des cellules. On peut critiquer le fait que toutes les microfissures ne soient pas visibles sur ces images, comme ce serait le cas sur une image de laboratoire. Cependant, les problèmes de rendement sont clairement identifiables, et c’est finalement ce qui compte.
Lors d’un autre audit de centrale photovoltaïque, les modules étaient inclinés encore plus à plat. Cela faisait que, même avec le trépied haut, les distances par rapport aux modules solaires étaient un peu trop grandes. Une conception spéciale de Thomas Reusch a été utilisée ici : une fixation de trépied pouvait être enroulée autour du cadre du module. Si vous craignez que cela puisse endommager les cellules, soyez rassuré. Le cadre a glissé très doucement sur les cadres des modules et n’a causé aucun dommage (nous pouvons d’ailleurs le vérifier en direct avec l’électroluminescence). Dans ce cas, notre client voulait savoir si d’autres modules avaient été touchés en plus de ceux emportés par le vent suite à une tempête.
Le résultat était également impressionnant. Tous les modules ont pu être examinés et les dommages mineurs causés par la chute des modules ont pu être clairement identifiés et localisés.
En résumé, on peut dire que la méthode électroluminescente est désormais reconnue. Et est utilisée de plus en plus par des développeurs de projets et d’exploitants d’installations photovoltaïques comme outil d’assurance qualité. Et également par des entreprises comme la nôtre. Diagnostic Photovoltaïque a la chance d’être équipée d’un outil d’électroluminescence. Et également de pouvoir lire les résultats de l’étude.
En combinaison avec la mesure de la courbe caractéristique sombre pour le diagnostic préliminaire des chaînes de modules anormales, cela offre une solution idéale. En effet, on peut ainsi effectuer un contrôle qualité sur les systèmes photovoltaïques existants à un coût abordable sans avoir à démonter les modules. Cette méthode est de plus en plus utilisée, notamment lors du test initial de mise en service, à la fin de la garantie et lors du transfert de propriété des installations photovoltaïques.
A noter si vous êtes en cours de construction
Si des enregistrements de cette qualité ont été réalisés après la mise en service initiale, les dommages futurs peuvent être facilement identifiés en effectuant des tests répétés et en comparant les enregistrements d’électroluminescence tout au long de la vie de la centrale photovoltaïque.
