Comparaison des données empiriques sur les panneaux solaires grand public TOPCon et BC Rooftop pendant un an
Source des données : Photovoltaic News
Les cellules TOPCon de type N sont devenues le produit principal du marché avec une excellente efficacité et fiabilité, avec une part de marché d'environ 80 % en 2024. Malgré cela, afin de différenciation des produits et d'améliorer leur valeur sur un marché extrêmement concurrentiel, de nombreuses entreprises photovoltaïques se sont concentrées sur les modules monofaciaux de type BC et en ont fait les principaux produits du marché photovoltaïque sur les toits.
Les modules BC sont théoriquement très adaptés aux applications d'installation sur toit en raison de leur puissance de sortie frontale élevée. Dans l'environnement d'installation sur toit, l'inconvénient bifacial des cellules BC peut être considérablement atténué. Récemment, JinkoSolar a annoncé avoir mené une étude de test sur le terrain complète dans le Jiangxi.
Le climat humide de mousson du Jiangxi et la température moyenne de -5 à 35 degrés tout au long de l'année offrent des conditions naturelles idéales pour évaluer les performances de différents modules photovoltaïques. Cela permettra de comprendre en profondeur les performances de divers modules dans des applications réelles, fournissant ainsi une base scientifique pour le développement futur de produits et les stratégies de marché.
Informations sur le module
Cette étude porte sur les modules TOPCon et les modules BC produits par un certain fabricant. Tous les modules sont installés sur le toit du bâtiment pour garantir l'exactitude et la cohérence des données de mesure. L'objectif principal de cette étude est d'analyser en profondeur les performances et le potentiel LCOE de ces deux composants dans des applications réelles et de fournir aux clients des solutions de production d'énergie fiables et efficaces. Le test impliquait deux types de composants : des composants TOPCon de type N d'une puissance nominale de 575 W et des composants BC d'une puissance nominale de 575 Wp d'un autre fabricant, avec 18 de chaque composant. Ils ont été installés sur un support fixe avec une inclinaison réglée à 0 degré. Tous les composants étaient équipés de capteurs de haute précision pour surveiller les données de production d'énergie en temps réel afin de garantir l'exactitude et la crédibilité des résultats du test.
Au cours du test, un certain nombre de données clés ont été entièrement collectées, notamment la tension continue, le courant, la puissance, la température des composants, le rayonnement frontal, la vitesse du vent, la direction du vent, la température ambiante, l'humidité relative et la pression atmosphérique. Ces données fournissent des informations détaillées, nous permettant d'effectuer une analyse approfondie et de comparer les performances des composants.
Résultats de test
Français Des changements significatifs du climat et des performances ont été observés au cours des 11 mois allant du 14 août 2023 au 15 juillet 2024. L'irradiance moyenne quotidienne la plus élevée enregistrée en juin était de 273 W/m², et la température la plus élevée enregistrée en juillet était de 39,7 degrés. L'irradiance la plus faible de 104 W/m² et la température ambiante de -5 degrés ont été enregistrées respectivement en janvier et février. Les pluies fréquentes en avril 2024 (20 jours de pluie) ont entraîné une diminution de l'irradiance, ce qui a à son tour affecté la production d'énergie des modules. Même dans ces conditions de pluie continue, la production d'énergie des modules TOPCon était de 0,33 % supérieure à celle des modules BC. Cependant, avec l'arrivée des températures élevées et des longues journées en juin, les modules TOPCon ont montré leurs excellentes performances, avec une augmentation de 1,95 % de la production d'énergie par rapport aux modules BC. Ce gain significatif prouve non seulement l’adaptabilité des modules TOPCon dans les environnements à haute température, mais souligne également leur grande efficacité en été.
Français De plus, pendant la saison des neiges de janvier à février, sous la double influence d'un faible ensoleillement et d'une faible température ambiante, la production d'énergie des modules TOPCon était de 0,52-0,53 % supérieure à celle des modules BC. Ces données confirment en outre les performances supérieures des modules TOPCon dans des conditions climatiques froides, en particulier en hiver lorsque la luminosité et la température sont faibles. Les résultats des tests montrent que les modules TOPCon présentent des avantages significatifs en termes d'efficacité de production d'énergie, la production d'énergie par watt étant jusqu'à 1,95 % supérieure à celle des modules BC pendant le cycle de test, ce qui est attribué à sa capacité de production d'énergie plus élevée (kWh/kW) et à sa grande fiabilité pendant le cycle global.
Ce résultat démontre pleinement que même sans prendre en compte le facteur de bifacialité, les modules TOPCon fonctionnent toujours mieux dans les applications sur les toits, réduisant les coûts d'investissement initiaux et le LCOE tout en améliorant la production d'énergie et les performances du produit.
L'analyse des données
La raison pour laquelle les modules TOPCon peuvent atteindre une production d'énergie plus élevée est principalement due à leur température de fonctionnement plus basse. Cela lui permet de maintenir une efficacité de production d'énergie élevée dans l'environnement à haute température en été, lorsque d'autres modules réduisent généralement la production d'énergie en raison des coefficients de température, ce qui permet d'obtenir des gains de production d'énergie par watt plus élevés. Pendant le test, la température de fonctionnement moyenne des modules TOPCon était toujours inférieure à celle des modules BC d'autres fabricants. Lorsque le coefficient de température des deux modules est d'environ -0,29 %/degré, l'atténuation de la production d'énergie des modules BC en raison de la température élevée est nettement supérieure à celle des modules TOPCon.
En principe, les cellules BC étendent la zone de production d'énergie efficace en transférant les lignes de grille d'électrodes de l'avant de la cellule vers l'arrière de la cellule. Cette conception présente des avantages évidents pour améliorer l'efficacité de conversion des cellules dans les systèmes photovoltaïques sur toit qui ne dépendent pas particulièrement de la production d'énergie biface. Cependant, cette conception pose également certains défis. Dans les applications pratiques, la concentration de contraintes à l'arrière du module BC provoque le gonflement et la flexion de la surface du module, ce qui affecte à son tour sa fiabilité et son efficacité. Ce phénomène est particulièrement évident en juin et juillet. Lorsque la température maximale peut atteindre 37 degrés, la température de surface du module peut même dépasser 60 degrés à midi. Cet environnement à haute température affecte non seulement l'efficacité de production d'énergie du module BC, mais peut également accélérer le vieillissement du matériau, affectant ainsi la fiabilité et les performances à long terme du module.
Résumé
Cette étude enregistre et compare les performances des modules TOPCon et des modules BC dans un scénario d'application sur toiture sur un cycle d'un an. Grâce à cette comparaison, l'objectif est d'évaluer la compétitivité relative des deux en termes de rentabilité et de rendement énergétique. Les résultats révèlent les principales conclusions suivantes :
1) Les modules TOPCon, avec leur capacité de production d'énergie plus élevée (en kilowattheures par kilowatt), sont jusqu'à 1,95 % plus élevés que les modules BC en termes de production d'énergie frontale. Même si l'on ignore les avantages de sa production d'énergie bifaciale, TOPCon montre toujours un potentiel plus fort dans les applications sur toit.
2) L'étude a révélé qu'il existe une corrélation linéaire significative entre l'irradiance, la température et la production d'énergie pour les deux modules. Plus précisément, à mesure que l'irradiance et la température augmentent, le gain de production d'énergie des modules TOPCon est particulièrement significatif.
3) Les modules TOPCon présentent de meilleures performances dans des conditions de faible luminosité le matin et le soir. Ceci est particulièrement important dans les applications pratiques car cela signifie que les modules TOPCon peuvent utiliser plus efficacement les ressources lumineuses limitées pendant les périodes de faible ensoleillement.
Sur la base de ces données, JinkoSolar recommande que des tests et des recherches supplémentaires sur la surveillance de l'efficacité de la production d'électricité soient menés à l'avenir pour fournir aux utilisateurs des solutions plus scientifiques et plus précises.