Le dépannage des systèmes photovoltaïques est le secteur d’activité principal de Diagnostic Photovoltaïque. C’est pourquoi nous sommes capables de vous présenter les 7 défauts les plus fréquemment rencontrés dans les centrales photovoltaïques.
On ne rentrera pas forcément dans les détails précis, pour ne pas alourdir l’article. Mais nous sommes à votre écoute pour toutes questions.
L’ordre des erreurs est bien sûr subjectif et dépend des problèmes que nous rencontrons le plus souvent chez Diagnostic Photovoltaïque. Les défauts de l’onduleur, qui peuvent également survenir dans les installations photovoltaïques, ne sont pas répertoriés dans l’aperçu, car dans la pratique, ils peuvent être facilement résolus en remplaçant l’onduleur.
Il est également important de souligner qu’en même temps, il existe un grand nombre de systèmes photovoltaïques qui fonctionnent parfaitement et ne présentent pas ces défauts, et ce, même sur des systèmes photovoltaïques encore plus anciens.
1. Connecteurs de cellules ouvertes, détachement des contacts avant, sous-chaînes ouvertes
Le titre montre déjà qu’il s’agit de diverses manifestations d’un même problème de fond. Il s’agit de connexions de soudure ou de serrage défaillantes dans le module solaire. Cela signifie qu’une connexion initialement à faible résistance entre deux cellules solaires ou entre la boîte de jonction du module et les cellules solaires devient à haute résistance avec le temps. Une résistance élevée signifie que les résistances de contact entre les composants deviennent plus élevées et que de la chaleur est générée au niveau de ces résistances de contact, ce qui à son tour favorise la poursuite de la progression du processus. Ce développement de chaleur s’accompagne souvent d’une décoloration de l’encapsulant des modules solaires ou d’une déformation de la boîte de jonction des modules.
Dans les cas extrêmes, de petits arcs peuvent même se produire entre deux cellules, qui peuvent devenir si chaudes que la feuille arrière puisse prendre feu. La chaleur qui en résulte est alors généralement suffisante pour faire éclater les vitres frontales des modules.
Si vous pensez que la vitre du module défectueux est généralement très lisse, sachez que c’est tout le contraire si elle a été endommagée par l’impact de grêlons épais, car des dépressions d’impact peuvent alors être ressenties à la surface. Cet exemple montre que des schémas d’erreurs très différents (taches brunes sur l’encapsulant, renflement sur le boîtier de connexion du module, vitre frontale défectueuse) peuvent finalement être attribués à un seul et même problème. Enfin, lorsque la connexion entre deux cellules a été complètement rompue, une sous-chaîne passe au repos et le courant de la chaîne du module circule en permanence via la diode de dérivation de la sous-chaîne concernée. Cela n’entraîne alors qu’une tension de chaîne légèrement réduite et reste longtemps inaperçu pour de nombreux exploitants d’installations photovoltaïques. Ce n’est que lorsque quelqu’un vérifie à nouveau le système – et cela se produit souvent après une tempête ou un orage violent – que les dommages sont découverts et ensuite liés aux effets externes de la tempête.
En tant qu’expert, on a alors souvent la tâche ingrate d’informer l’exploitant qu’il s’agit d’un dommage progressif, qui n’est généralement pas pris en charge par les compagnies d’assurance. Les fabricants de modules sont ici beaucoup plus impliqués, mot-clé « garantie de performance ».
2. Défaut d’isolation
Un autre problème qui survient très souvent est ce qu’on appelle les défauts d’isolation. Si certains onduleurs d’un système s’allument plus tard le matin que les autres et que cet allumage tardif se produit notamment lorsqu’il a déjà plu, il y a alors une forte probabilité de défaut d’isolation.
3. Sauts de ligne
Les interruptions de ligne sont également une erreur qui se produit souvent. Cela peut être dû à des morsures d’animaux ou à des connecteurs mal scellés. Ces problèmes sont généralement détectés en mesurant une tension en circuit ouvert de 0 V sur une chaîne de module lors du test de répétition. Avec une bonne surveillance en ligne, il est bien entendu également perceptible qu’une puissance spécifique plus faible soit soudainement mesurée sur le tracker MPP d’un onduleur par rapport à l’entrée voisine. La survenue de casses de brins nous a même amené à développer un petit outil pour les retrouver rapidement et efficacement. S’il y a un GAK (boîtier de connexion à courant continu) devant l’onduleur ou des fusibles DC à l’entrée de l’onduleur, l’erreur d’une chaîne manquante peut également être due à la défaillance d’un fusible de chaîne. Ils doivent toujours être vérifiés dans le cadre d’un test fonctionnel.
4. Ruptures cellulaires
Les fractures de cellules sont l’un des défauts les moins détectés des modules solaires, car de minuscules fractures dans les cellules, appelées microfissures, ne sont généralement pas visibles à l’œil nu. À moins que ce que l’on appelle des « traces d’escargot » ne se forment au point de rupture, les ruptures de cellules ne seront détectées que lorsque les rendements réduits du système photovoltaïque seront devenus si graves qu’un examen par électroluminescence devra être effectué pour identifier les problèmes. Les ruptures de cellules se produisent souvent pendant le transport et le montage, mais très souvent, elles ne surviennent qu’après que le système PV soit déjà en fonctionnement, par exemple en marchant sur les modules à des fins de nettoyage. Une autre cause de rupture cellulaire est la grêle. Après de violentes tempêtes de grêle, vous ne constatez souvent que peu de dégâts sur le verre, tandis que le verre des modules voisins est en bon état, mais les cellules présentent des schémas de rupture importants. Toutes les ruptures de cellules n’entraînent pas nécessairement une réduction significative des performances, mais si des parties entières de la cellule ont été séparées du reste de celle-ci à grande échelle, la cellule restante ne peut fournir qu’une fraction du courant d’origine. En conséquence, les performances de la sous-chaîne entière dans laquelle se trouve la cellule sont réduites. Les micro-fissures individuelles sans rupture de cellule, en revanche, n’affectent pas le rendement d’un système photovoltaïque. La perte de rendement due à des onduleurs inactifs ou à des chaînes défaillantes a beaucoup plus de poids que des dommages mineurs causés par la grêle. Celui lié ci-dessus est particulièrement adapté à l’examen des fractures cellulaires.
5. Diodes de dérivation en court-circuit
L’un des défauts typiques des systèmes photovoltaïques après de violents orages est le court-circuit des diodes de dérivation. Les diodes de dérivation sont utilisées dans les modules solaires pour protéger les cellules solaires contre la surchauffe en cas d’ombrage partiel. Dans les modules solaires modernes, trois diodes dites Schottky sont généralement utilisées, chacune étant connectée en parallèle à une sous-chaîne.
Comme toutes les diodes, les diodes de dérivation des modules solaires ont une tension de blocage maximale autorisée. C’est généralement autour de 80V. Si la tension aux bornes de la diode augmente à des valeurs plus élevées, ou si elle reçoit trop de courant, le semi-conducteur est traversé et se comporte comme un pont filaire.
En conséquence, un courant de court-circuit circule en permanence dans la sous-chaîne affectée, ce qui entraîne un chauffage inégal des cellules de la sous-chaîne. Ce développement inégal de la chaleur conduit alors immédiatement à la méthode de diagnostic de choix pour cette erreur, à savoir la thermographie.
6. diodes de dérivation ouvertes
Il y a quelques années, les chemins de diodes de dérivation ouverts étaient encore un phénomène plutôt rare. Une fois, un lot de modules B-Ware a été examiné, dans lequel, bizarrement, aucune diode de dérivation n’a été installée (il n’y a rien qui n’existe pas), vous avez parfois trouvé l’une ou l’autre diode de dérivation ouverte en cas de graves dommages de surtension avec un grand nombre de diodes de dérivation en court-circuit.
Cependant, le problème a récemment augmenté (début 2023). Au cours de la dernière année seulement, nous avons trouvé des chemins de diodes de dérivation ouverts sur des modules solaires tout neufs. Ici, il y avait/il y a apparemment un problème de qualité avec certains fabricants avec la soudure des diodes de dérivation, de sorte que dans certains cas, ils ne sont pas contactés. Le problème n’est pas à prendre à la légère. Comme déjà décrit, les diodes de dérivation servent à protéger les cellules d’une surchauffe. En particulier, les cellules PERC modernes atteignent des températures encore plus élevées en cas d’ombrage que les anciennes cellules conventionnelles, de sorte qu’elles peuvent devenir si chaudes que la feuille peut prendre feu.
7. PID – Dégradation induite potentielle
Heureusement, nous pouvons maintenant lister le problème PID au bas de notre liste des problèmes les plus courants dans les systèmes photovoltaïques. La « dégradation potentiellement induite » a occupé l’industrie solaire au cours des 10 dernières années et a entraîné d’immenses réductions de rendement dans de nombreux systèmes photovoltaïques. Entre-temps, l’effet se produit moins fréquemment et les fabricants de modules font de la publicité avec des modules sans PID. L’effet devient perceptible par une forte baisse des rendements énergétiques et, selon le type de cellule (type P ou type N), affecte l’extrémité négative ou positive de la chaîne. En conséquence, les modules solaires à l’extrémité touchée de la chaîne présentent une tension fortement réduite (à la fois en circuit ouvert et en MPP). Le PID est généralement diagnostiqué à l’aide de la méthode d’électroluminescence extérieure, mais les thermographes de drones expérimentés peuvent également diagnostiquer le PID à l’aide de la thermographie.
Rendre le dépannage plus rapide et plus efficace
J’espère vivement que ce tour d’horizon vous aidera dans votre dépannage quotidien des systèmes photovoltaïques et rendra certains dépannages un peu moins fastidieux. Pour tous ceux qui souhaitent aborder ce sujet de manière plus approfondie, je voudrais souligner nos séminaires de dépannage réguliers, qui sont désormais également proposés deux fois par an sous forme de séries de webinaires.
Nous souhaitons à tous les collègues du secteur photovoltaïque un dépannage efficace et rapide, et à tous les opérateurs de systèmes photovoltaïques de bénéficier de performances optimales avec des rendements énergétiques élevés.
