Panneaux solaires : on teste l’influence de l’ombre et de l’orientation sur un kit bifacial

On se doute bien que l’ombre ne fait pas bon ménage avec la production d’électricité via des panneaux solaires. Il en est de même pour l’orientation et l’inclinaison. Afin de mettre des chiffres sur ces certitudes, nous avons effectué plusieurs relevés. Nous en avons profité pour nous « amuser » un peu avec la technologie bifaciale au passage.

Il y a plusieurs mois, nous avons publié un premier article sur le kit Play de Sunology. Nous avions alors détaillé les caractéristiques techniques du panneau chinois DMEGC de 405 watts et du micro-onduleur Hoymiles HM-400.

• Panneaux solaires en autoconsommation : on décortique le kit Play de Sunology

Avec du retard sur le planning, il est temps de passer aux mesures de production d’électricité. Il ne s’agit pas de vous donner un relevé sur x mois avec un joli chiffre de production (qui ne veut pas dire grand-chose dans l’absolu tant les paramètres sont nombreux), mais plutôt de vous expliquer l’influence de l’ombre, de la position et de l’inclinaison sur la production d’électricité, avec des relevés chiffrés.

Des demi-cellules pour deux fois plus de… quoi au juste ?

Mais commençons par un détour sur le mode de fonctionnement du panneau solaire. Vincent Arrouet, cofondateur de Sunology, nous indique que ses panneaux, comme « plus de 98 % des panneaux photovoltaïques dans le monde, sont basés sur une approche en demi-cellules (half cut). Les (demi) cellules sont réparties sur deux moitiés du panneau ». 108 au total, donc 54 de chaque côté avec notre panneau DMEGC.

Dans la liste des avantages des demi-cellules, on retrouve une réduction de la température de chaque cellule (et donc d’avoir un point chaud), mais aussi (et surtout) une séparation des zones de production. Pour faire simple, de l’ombre sur une moitié du panneau n’affecte pas la seconde moitié, contrairement à des panneaux full-cell avec des cellules entières.

Dans le cas du panneau Sunology, on voit clairement les deux zones, à gauche et à droite, sur la photo ci-dessous (avec une ligne centrale, sur laquelle sont d’ailleurs branchés les connecteurs à l’arrière). Chaque zone est ensuite divisée en trois, avec deux rangées de demi-cellules à chaque fois.

Le panneau est donc divisé en six zones de 18 demi-cellules, soit un total de 108 demi-cellules. Le compte est bon.

Une histoire de tension, d’intensité, de série et de parallèle

Mais pourquoi des demi-cellules et pas six zones de neuf cellules ? Cela tient à la malice de l’électricité : en série, les tensions de chaque cellule s’additionnent, tandis qu’en parallèle, ce sont les intensités qui s’additionnent. Dans le premier cas, il faut des tensions identiques sur tous les éléments, cela signifie que l’intensité de la cellule la plus faible est prise par défaut. Dans le second cas, c'est la même chose avec la tension.

Sur un panneau full-cell avec 3 groupes de 18 cellules, la tension de chaque groupe est donc la somme de celle des 18 cellules. Si maintenant, nous séparons nos cellules sur 6 zones, on a donc des groupes de 9 cellules. Conséquence directe : la tension est deux fois plus basse qu’avec les groupes de 18.

Si maintenant, on passe sur des demi-cellules pour nos groupes, on revient à 18 cellules, et donc à une tension identique à celle des panneaux full-cell. L’intensité de chaque groupe de demi-cellules est du coup deux fois moins importante qu’avec des cellules complètes, mais ils sont deux fois plus nombreux. La production totale théorique est donc la même dans les deux cas, mais avec six groupes au lieu de trois.

Sur des panneaux avec des demi-cellules, chaque zone est indépendante pour la production d’électricité : de l’ombre sur l’une d’entre elle ne pénalise pas les autres. Par contre, au sein d’une même zone, l’ensemble des demi-cellules se calent sur celle qui produit le moins de courant. En effet, l’intensité doit pour rappel être la même dans l’ensemble des demi-cellules du circuit.

Si une demi-cellule est défectueuse ou à l’ombre et produit donc moins, c’est comme si toutes les demi-cellules du groupe étaient à l’ombre ou défectueuses. Plus il y a de zones, moins la perte est importante en cas d’ombre partielle ou de défaut. Six zones, c'est donc bien mieux que trois.

Le branchement interne d’un panneau est important à comprendre pour saisir les différences que nous avons mesurées en fonction de l’ombre.

Un panneau au Soleil, de l’ombre artificielle et des mesures