Quelles caractéristiques garantissent un rendement élevé de conversion du verre pour panneaux solaires en usage extérieur ?

Clarté optique et intégrité structurelle : verre trempé faible teneur en fer pour panneaux solaires

Comment le verre faible teneur en fer améliore la transmission de la lumière (91 à 94 %)

Le verre utilisé dans les panneaux solaires standards est fabriqué avec des oxydes de fer qui confèrent au verre une teinte verte et absorbent une partie de la lumière solaire. Cette absorption atteint environ 15 % de la lumière visible. Lorsque les fabricants utilisent du verre à faible teneur en fer, la teneur en fer est réduite à moins de 0,01 %, et l’absorption de la lumière visible s’améliore pour atteindre 91 à 94 %. Cette amélioration de 6 à 9 % est significative en termes de production d’énergie. Des études ont démontré que les panneaux sont capables de produire 0,5 à 0,8 % d’énergie supplémentaire pour chaque augmentation de 1 % de la transmission lumineuse. Alors, qu’est-ce qui rend ces panneaux plus transparents ? Le sable de quartz utilisé dans leur fabrication a été traité afin d’éliminer les impuretés responsables des reflets colorés (« disco »), susceptibles de nuire à l’efficacité des panneaux. Les panneaux en verre trempé à faible teneur en fer et à haute transmission offrent un avantage de performance et captent chaque photon disponible. C’est pourquoi de nombreux experts considèrent que le verre à faible teneur en fer est essentiel pour obtenir des performances optimales.

Avantages du verre trempé : résistance aux chocs, stabilité thermique et sécurité

Le verre trempé thermiquement pour panneaux solaires est fabriqué selon un procédé qui consiste à chauffer le verre à environ 620 degrés Celsius, puis à le refroidir de manière contrôlée. Ce procédé génère une compression à la surface du verre, ce qui le rend environ quatre fois plus résistant et lui permet de résister à l’impact de grêle allant jusqu’à 90 km/h, dépassant ainsi les exigences de la norme IEC 61215. Lors d’un essai sur le terrain mené l’année dernière, les panneaux fabriqués en verre trempé ont présenté une réduction de 78 % des panneaux cassés par rapport aux panneaux fabriqués en verre standard. Le verre trempé s’est également avéré capable de résister à des températures extrêmes comprises entre -40 et 85 degrés Celsius, sans formation de fissures dues aux contraintes thermiques. Ce verre offre également une sécurité accrue en cas de bris : dans l’éventualité malheureuse d’une rupture, au lieu de produire des éclats irréguliers et tranchants comme le verre ordinaire, le verre trempé se fragmente en de nombreux petits morceaux, moins dangereux pour les installateurs et les techniciens chargés de l’entretien. Le verre trempé constitue donc un excellent choix pour les panneaux solaires exposés pendant de longues périodes à des conditions météorologiques sévères et extrêmes.

Ingénierie de surface avancée : revêtements autonettoyants et antireflets pour verre de panneaux solaires

Revêtements antireflets nanostructurés : transmissivité supérieure à 96 % pour toutes les longueurs d’onde du spectre photovoltaïque

Les couches antireflet sont le phénomène d’un revêtement AR utilisé pour réduire les réflexions exceptionnelles provenant du verre des panneaux solaires et reposent sur le principe de l’interférence destructive. Ces nanostructures de revêtements AR sont conçues comme des cristaux photoniques ou comme du verre nanostructuré afin de guider et d’augmenter la quantité de rayonnement solaire dirigée vers les cellules photovoltaïques situées sur la face arrière du verre de recouvrement, ainsi que d’accroître la proportion de rayonnement solaire traversant le verre. Le rayonnement solaire utile à la conversion énergétique par les cellules photovoltaïques couvre la gamme de longueurs d’onde allant de 300 à 1200 nanomètres. Le verre non traité réfléchit environ 8 % du rayonnement solaire incident, tandis que le verre doté de revêtements AR réfléchit moins de 2 % de ce rayonnement incident. Ces revêtements permettent également des améliorations notables des performances pendant les périodes de la journée où les panneaux solaires se trouvent bas sur l’horizon, en raison de l’incidence oblique du rayonnement solaire. Revêtements hybrides photocatalytiques à base de TiO₂ + hydrophiles réduisant les pertes dues au salissage de 15 à 30 %

Les surfaces autonettoyantes sont créées en mélangeant du dioxyde de titane photocatalytique (TiO₂) avec des revêtements hydrophiles. Les revêtements hydrophiles permettent à l’eau de s’étaler uniformément sur une surface, et, sous l’effet de la lumière UV, le TiO₂ catalyse la dégradation des contaminants organiques. L’effet combiné de ces deux propriétés conduit à l’élimination des contaminants. Des études sectorielles menées en 2023 confirment que ce revêtement à double action réduit annuellement les pertes d’efficacité liées à l’encrassement de 15 à 30 %.

Type de revêtement Fonction Gain de performance

Antireflet Réduit au minimum la réflexion de la lumière Transmissivité >96 %

TiO₂ hydrophile Dégrade les saletés + permet le rinçage Réduction de 15 à 30 % des pertes dues à l’encrassement

Durabilité aux UV et résilience environnementale du verre des panneaux solaires

Pendant la durée de vie opérationnelle d’un panneau solaire, le verre protège les cellules solaires contre les rayonnements UV, les températures extrêmes et les agents environnementaux. Un verre non spécifiquement conçu pour une utilisation dans les panneaux solaires devient opaque sous l’effet des rayons UV. L’exposition aux UV provoque également l’apparition de microfissures dans le verre. Chaque année, ces microfissures réduisent la transmittance lumineuse du verre d’environ 0,5 %. Des produits récents de verre trempé, développés avec une faible teneur en fer et contenant de l’oxyde de cérium dispersé uniformément dans la masse du verre, sont désormais disponibles. Ce type de verre conserve une transmittance lumineuse d’environ 92 % pendant toute la durée de vie du panneau (25 ans). Les couches protectrices du panneau solaire assurent des performances optimales tout au long de la durée de vie opérationnelle du panneau solaire.

La résilience environnementale des modules en verre intègre des caractéristiques allant au-delà de la protection contre les ultraviolets, telles que :

Résistance aux chocs thermiques : la résistance aux chocs thermiques permet de supporter des variations de température allant de -40 à +120 degrés Celsius sans microfissures

Barrière contre l'humidité : la transmission de vapeur d'eau (WVTR) < 0,01 g/m²/jour, empêchant la corrosion galvanique des alliages intégrés dans le verre

Impact de grêle : les modules en verre sont certifiés selon la norme IEC 61215 pour des grêlons de 25 mm frappant le verre à une vitesse de 23 m/s

La conception des modules garantit une perte de puissance inférieure à 0,3 % par an. Il est donc établi que, après 30 ans, la majorité des modules (y compris ceux installés dans les environnements les plus contraignants, par exemple les déserts, les zones côtières exposées à l’eau salée ou les villes maritimes) resteront fonctionnels et conserveront au moins 85 % de leur puissance initiale. Ce que les fabricants désignaient autrefois sous le terme de « protection du verre » s’est aujourd’hui transformé en fonctionnalités plus avancées des modules photovoltaïques, telles qu’une meilleure performance du système et une plus grande longévité.

Questions fréquemment posées

Quelle est la signification du verre à faible teneur en fer dans les panneaux solaires ?

Parce que le verre à faible teneur en fer présente une transmission de la lumière visible plus élevée ainsi qu'une efficacité accrue de production d'énergie solaire par rapport au verre ordinaire.

Quels sont les avantages du verre trempé dans les panneaux solaires ?

Parce que le verre trempé est nettement plus résistant que le verre ordinaire, sa résistance thermique et aux chocs, ainsi que sa résistance à la rupture, assurent une sécurité accrue et une durée de vie prolongée des panneaux solaires. Quelle est la fonction du revêtement antireflet sur les panneaux solaires ?
La fonction du revêtement antireflet est d’augmenter l’efficacité des panneaux solaires en réduisant la quantité de lumière solaire qui est réfléchie loin des cellules photovoltaïques.

À quoi sert le dioxyde de titane (TiO₂) dans les panneaux solaires ?
Le dioxyde de titane (TiO₂) possède des propriétés autonettoyantes, ce qui est avantageux pour réduire les pertes dues à la salissure, grâce à la dégradation des matières organiques qui facilite le nettoyage par l’eau.