Des modules TOPCon récupèrent naturellement la dégradation UV sans perte de production

Des chercheurs de la Nanchang University et du fabricant de modules solaires Trina Solar ont publié une étude démontrant que les modules à contact passivant par oxyde tunnel (TOPCon) présentent une résilience métastable face aux dégradations induites par les ultraviolets (UV). Ces travaux, publiés dans la revue Solar Energy, confirment que les pertes de performance liées à l'irradiation UV se résorbent naturellement sous l'effet de la lumière solaire. Selon les auteurs, ces résultats renforcent la bankabilité de cette technologie désormais dominante dans la filière photovoltaïque.

Un cycle dégradation-récupération documenté en laboratoire

Les expériences ont utilisé une chambre de vieillissement accéléré équipée d'une lampe à iodure métallique émettant dans la plage 280–400 nm. L'intensité UV appliquait 180 W/m², tandis que la température des modules était maintenue entre 60 et 65 °C, la chambre étant réglée entre 50 et 60 °C. Les échantillons ont été exposés à une dose d'irradiation cumulée de 2 kWh/m² provenant d'une source lumineuse de 800 W/m², puis soumis à une fluence UV totale de 30 kWh/m². Après irradiation, les modules ont été stockés à l'obscurité pendant sept jours avant d'être exposés à la lumière naturelle pendant une journée. Trois types de cellules TOPCon (C1 à C3), dotées de couches d'oxyde d'aluminium (Al₂O₃) et de nitrure de silicium (SiNx) de compositions différentes, ont été étudiées, et des modules correspondants (M1, M3) ont été fabriqués à partir de ces cellules. Les chercheurs ont surveillé la face avant des cellules par mesures courant-tension et imagerie par photoluminescence à chaque étape du protocole. L'analyse révèle un cycle systématique de dégradation puis de récupération, déclenché par une redistribution des charges et une passivation médiée par l'hydrogène, selon les auteurs.

Cinq mois de suivi en conditions réelles à Changzhou

Les tests en extérieur ont été menés à Changzhou, en Chine, avec des modules installés à une inclinaison de 23° orientés plein sud. Des capteurs météorologiques ont accompagné le suivi sur cinq mois. Des simulateurs solaires en laboratoire ont permis de quantifier les dégradations et les récupérations dans des conditions normalisées de test, tandis que le rendement énergétique (energy yield, EY) et le ratio de performance (PR) ont servi d'indicateurs de production. Les résultats indiquent que les modules M1, plus sensibles au rayonnement UV, affichent un EY moyen sur cinq mois qui ne diffère que de 0,17 % par rapport aux modules M3. Tous les modules TOPCon testés ont maintenu une puissance stable en conditions réelles, la dynamique de réparation des défauts induite par la lumière compensant efficacement les dégradations UV. "Notre étude de laboratoire à terrain confirme que la dégradation UV des TOPCon est un effet métastable récupérable par la lumière, sans impact sur la production énergétique réelle", indique Zhiwei Li, auteur principal de l'étude.

Vers une révision des normes de test UV pour le photovoltaïque

Les chercheurs relèvent que la norme IEC 61215, qui encadre les essais de qualification des modules photovoltaïques, laisse une marge d'amélioration pour mieux refléter l'impact réel de l'exposition UV sur la production en conditions de terrain. Ils appellent la communauté scientifique et l'industrie à identifier les seuils de dose UV qui gouvernent la dégradation et la récupération selon les différentes technologies. Ces travaux visent à établir une compréhension normalisée de la fiabilité des modules TOPCon, au bénéfice des investisseurs et des acteurs du financement de projets solaires.