Qu’est-ce qu’un module bi-facial ? Quels gains de performance permet-il ?

Modifié

Dans le cas des panneaux solaires bi-verre à cellules bi-faciales comme le FLASH 425 Half-Cut Glass-Glass TOPCon, la production d’énergie s’effectue sur les deux faces du module : la face avant mais aussi la face arrière.

On désigne ce type de module sous le terme "bi-facial", par contraste avec un module "mono-facial" où seule la face avant des cellules génère de l'énergie.

Facteur de bi-facialité  

Ce gain de performance supplémentaire est caractérisé par le facteur (ou coefficient) de bi-facialité qui quantifie la puissance produite par la face arrière par rapport à la face avant.

Ce coefficient est de l’ordre de 80% (±10%) pour les modules TOPCon. Cela signifie que dans les mêmes conditions de tests, la puissance produite par la face arrière du module bi-facial correspond à 80% de celle de la face avant.

 

Par exemple, si nous soumettons la face arrière de notre panneau DualSun FLASH 425 TOPCon à un rayonnement de 1000W/m² (condition STC), elle produira jusqu’à 80% de 425W soit 340 W. 


Il est important de noter que ce gain est purement théorique et correspond à une exposition identique à la lumière des faces avant et arrière, ce qui en pratique n’existe pas. Pour avoir une estimation du gain en face arrière plus proche de la réalité, des conditions spécifiques de tests ont été définies (voir le paragraphe suivant).


Pour référence, ce facteur est de l’ordre de : 

  • 70% (±10%) pour un module de type PERC 

  • 90% (±5%) pour des modules de type hétérojonction.


Calcul du gain de puissance lié à la bi-facialité 

La norme IEC TS 60904-1-2:2019 décrit le protocole de mesure pour quantifier ce gain potentiel. Les conditions de tests sont dites BNPI (Bifacial NamePlate Irradiance).

 

Pour calculer la puissances sous condition BNPI, deux mesures de puissance maximum (Pmax) sont effectuées sur un simulateur solaire :

  • Une mesure de la puissance en face avant selon les conditions STC (à 1000 W/m2) 

  • Une mesure sur la face arrière avec une irradiance de 135 W/m2, afin de tenir compte de l’exposition à la lumière moins importante que pour la face avant en conditions réelles.

Ces deux valeurs de puissances mesurées sont ajoutées pour obtenir la puissance nominale du module sous condition BNPI. Celle-ci est de l’ordre de 10-11% plus élevée que la puissance mesurée en face avant seule, sous conditions STC pour les modules de type TOPCon.

Cela a été décrit dans le tableau ci-dessous avec l’exemple du FLASH 425 Half-Cut Glass-Glass TOPCon :

 

Conditions STC

Pmax = 425 W (±5W)

Conditions BNPI

Pmax = 468 W (±5W)

 

Même si elle se rapproche de la réalité, la puissance sous condition BNPI reste elle aussi une valeur théorique. Elle est dépendante des conditions climatiques locales, du type d’installation et de l'effet albédo de la surface derrière les modules. 

L’effet albédo

L'effet albédo est une propriété physique qui caractérise la capacité d'une surface à réfléchir la lumière du soleil. Il s'exprime généralement sous forme d'un coefficient compris entre 0 et 1. 

  • 0 représente une surface totalement absorbante (toute la lumière est absorbée) 

  • 1 représente une surface totalement réfléchissante (toute la lumière est renvoyée).

Donc, les surfaces ayant un albédo élevé réfléchissent une grande partie de la lumière incidente, tandis que celles ayant un albédo faible en absorbent davantage.

 

En pratique, il est complexe d’évaluer le gain de puissance dû à la bi-facialité.

  • Pour les modules bi-verre transparents installés sur des toitures résidentielles, où l’exposition de la face arrière à la lumière est faible, il va se situer aux alentours de 5%

  • Pour les modules bi-verre transparents installés avec une inclinaison optimisée sur une toiture terrasse à revêtement blanc, donc réfléchissant il peut atteindre 30%

Donc, la règle générale pour maximiser la production de la face arrière c’est d’éloigner la face arrière au maximum de son support et de poser les panneaux au-dessus d’un fond le plus réfléchissant possible.

> Pour en savoir plus :  Quels sont les avantages des panneaux DualSun FLASH TOPCON ?