Avantage lié à l’interconnexion en parallèle

Nous avons vu à la Figure 3.10 que les non-uniformités d’éclairement se produisent principalement entre les cellules du bas et celles du haut dans notre application façade verticale. Nous avons donc émis l’hypothèse que l’architecture « interconnexion en parallèle » pourrait apporter des gains en condition de fortes non-uniformités, en plus des gains liés à la résistance série. Pour vérifier cette hypothèse, nous avons étudié nos deux modules Bstand4 et Bparal en double éclairement sans filtre PASAN et sans filtre

métallique sur la face arrière dans trois configurations : sans aucun cache sur la face arrière, avec un cache horizontal de taille c x 0,25c (c étant le côté du module), et avec un cache horizontal de taille c x 0,5c (aucun cache n’est placé sur la face avant). Ces deux dernières configurations simulent des cas où les « strings » du haut et du bas en face arrière ne reçoivent pas la même irradiance.

La Figure 4.7 à gauche illustre le gain gIV du module Bparal comparé à Bstand4 auquel on peut s’attendre

compte tenu du niveau d’irradiance sur le module (influencé par les caches) et des gains montrés sur la Figure 4.5 à gauche. Nous avons utilisé pour cela les tendances linéaires des gains gIm, gVm et gPm, pour

estimer la contribution des effets résistifs dans les trois configurations testées. On observe pour la configuration sans cache un gain gPm de 6,5% en accord avec la Figure 4.5 à gauche pour Isc / Isc-STC =

1,7 et dû au gain en tension Vm (moins de pertes résistives). Pour les deux configurations avec cache,

gPm diminue puisque le nombre total de soleil incident sur le module est réduit (Isc / Isc-STC vaut 1,3 avec

120

La Figure 4.7 à droite montre les gains réellement mesurés qui prennent en compte l’avantage résistif lié aux cellules découpées, ainsi que l’avantage lié à l’interconnexion en parallèle survenant en cas de non-uniformité du rayonnement. Pour la configuration sans cache qui simule un rayonnement totalement uniforme, les gains mesurés sont proches de nos estimations (environ 6%) et liés uniquement aux effets résistifs. En revanche, pour les configurations avec cache qui simulent un rayonnement fortement non- uniforme, des gains importants apparaissent pour Im (12% et 41% comparé à 0% et -0,4%) et de légères

pertes surviennent pour Vm (1,4% et -2,2% au lieu de 4,6% et 3,1%). En effet, lorsque l’on cache la

totalité d’un des deux « strings » en face arrière par exemple, les performances du module standard sont limitées en courant (cellules en série) alors que celles du module à interconnexion en parallèle sont limitées en tension (« strings » en parallèle) comme expliqué à la section 1.2.1.2. Le fort gain en courant compense largement la petite perte en tension qui est liée au fait que le « string » caché a une tension de fonctionnement plus faible qui limite les deux « strings » en parallèle. Sur ce point la Figure 2.12 à gauche illustre bien que la tension de fonctionnement Vm peut rester élevée malgré une forte chute de

courant Im.

Figure 4.7 – Gains gIV du module Bparal comparé à Bstand4 estimés à gauche (effets

résistifs seuls), et mesurés à droite (effets résistifs plus effets de la non-uniformité), pour les trois configurations suivantes de gauche à droite : sans aucun cache sur la face arrière, avec un cache horizontal de taille c x 0,25c (les deux « strings » parallèles du module Bparal étant eux aussi à l’horizontale), et avec un cache horizontal de taille

c x 0,5c (le cache pouvant être sur la partie supérieure ou inférieure de la face arrière).

Pour aller plus loin, nous avons calculé le gain gIsc (voir équation (4.3)) en se basant sur les hypothèses

et définitions suivantes :

 Isc-bi = Isc-fav + Isc-far pour les deux modules (hypothèse vraie à ±0,5% - voir Figure 4.5 à droite),

 Isc-fav = Isc-fav-STC · Gfav pour les deux modules (le rayonnement est uniforme sur les faces avant

des deux modules), G étant l’irradiance globale incidente sur la zone considérée exprimée en nombre de soleil,

121

 Isc-far = min (Isc-far-string1, Isc-far-string2) = Isc-far-STC · min (Gfar-string1, Gfar-string2) pour Bstand4,

 Isc-far = Isc-far-string1 + Isc-far-string2 = 0,5 · Isc-far-STC · (Gfar-string1 + Gfar-string2) pour Bparal,

 Isc-far-STC = r · Isc-fav-STC pour les deux modules (leurs performances STC sont très proches), avec

r le ratio biface en Isc.

 les nombres de soleil Gfav, Gfar-string1 et Gfar-string2 sont liés par la non-uniformité d’éclairement NU

entre le « string » du haut et du bas sur la face arrière (voir équation (1.21)), et par les albédos effectifs Amin = min (Gfar-string1, Gfar-string2) / Gfav et Amoy = 0,5 · (Gfar-string1 + Gfar-string2) / Gfav.

𝒈_𝑰𝒔𝒄= 𝑰𝒔𝒄−𝒑𝒂𝒓𝒂𝒍

𝑰_{𝒔𝒄−𝒔𝒕𝒂𝒏𝒅𝟒}− 𝟏 = 𝑵𝑼 ·

𝒓 · 𝑨𝒎𝒐𝒚

𝟏 + 𝒓 · 𝑨_𝒎𝒊𝒏 (4.3)

Le Tableau 4.2 rassemble les résultats calculés et mesurés pour les deux configurations de caches testées et utilisant un ratio biface de 0,872. Les calculs et les mesures de gIsc sont du même ordre de grandeur

ce qui valide nos hypothèses. On observe aussi que les gIm mesurés (12% et 41%) sont légèrement plus

faibles que les gIsc mesurés (13,1% et 44,3%). Cela est certainement dû au fait que, dans l’architecture

parallèle, le « string » caché peut fonctionner en courant inverse (quadrant 4 de la courbe I(V) – voir section 1.2.1.1), tout comme une cellule ombrée dans une série de cellules peut fonctionner en tension inverse (quadrant 2).

CACHE NU Amin Amoy calcul gIsc mesure gIsc

c x 0,25c 33,3% 0,5 0,75 15,2% 13,1%

c x 0,5c 100% 0 0,5 43,6% 44,3%

Tableau 4.2 – Calcul par l’équation (4.3) et mesure du gain gIsc du module Bparal

comparé au module Bstand4 pour les deux configurations de cache testées (représentées

schématiquement sur la Figure 4.7).

Quoi qu’il en soit, les gains gPm résultants peuvent être très élevés dans les deux cas testés (13,5% et

37,9% sur la Figure 4.7 à droite). En pratique, les gains ne seront pas aussi élevés dans notre application dans la mesure où la distribution d’irradiance sur la face arrière est continue de bas en haut ou de haut en bas. De plus les NU n’atteindront jamais 100% : nous avions simulé en Figure 3.10 des NU atteignant respectivement 26% et 60% à la mi-journée pour des belles journées d’hiver et d’été. La suite de cette étude consistera donc à vérifier le potentiel de cette architecture sur notre banc de test en extérieur.

122