Compréhension des phénomènes de vieillissement d’un module photovoltaïque innovant pour application spécifique, et mise en place de tests de vieillissement adaptés

Understanding of innovating solar panels ageing phenomenon for specific application and establishment of ageing tests

• Auteur / Autrice : François-xavier Valot
• Direction : Lionel Flandin
• Type : Projet de thèse
• Discipline(s) : 2MGE : Matériaux, Mécanique, Génie civil, Electrochimie
• Date : Inscription en doctorat le 01/10/2018
• Etablissement(s) : Université Grenoble Alpes
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Ingénierie - matériaux mécanique énergétique environnement procédés production (Grenoble ; 2008-....)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Laboratoire d'Electrochimie et de Physico-Chimie des Matériaux et des Interfaces.

Mots clés

Mots clés libres

Modules Photovoltaïques

Vieillissement

Ageing

Solar Panels

Résumé

Les principales défaillances observées sur les modules photovoltaïques sont associées à la fiabilité et la durabilité à la fois des procédés d'interconnexion et d'encapsulation, et des matériaux de mise en module. Les principales dégradations des modules photovoltaïques sont les suivantes : délamination, jaunissement, corrosion, fissuration des cellules et rupture des interconnexions. L’amélioration de la tenue dans le temps des modules s’intègre dans le développement des nouvelles générations de modules : elle repose sur l’analyse des défaillances des modules, nécessite la mise en place de tests de vieillissement accéléré pertinents destinés à étudier le comportement des modules dans le temps, et des moyens de caractérisation avancés pour la compréhension physico-chimique des phénomènes de dégradation. Dans le cas des modules innovants susceptibles d’être utilisés comme matériaux de structure (ex : route solaire), les modules subissent des contraintes climatiques combinées : pressions mécaniques, variations de température, variations de courant, température basse (<-5°C) et élevée (>60°C), gel, humidité, eau stagnante (rosée) et de ruissellement (pluie), éclairement (solaire et UV), sel (salage des routes), et ombrages intermittents. La compréhension des mécanismes physico-chimiques à l’origine des dégradations observées permettra d’identifier les phénomènes impliqués et d’autre part, de les reproduire lors d'essais accélérés en conditions contrôlées afin d'évaluer les solutions les plus durables. Pour cela les plateformes de caractérisation des matériaux du LEPMI et de DURASOL seront sollicitées.

The main failures observed on solar panels are related to the reliability and the durability of interconnection and encapsulation materials used for the implementation of the solar panel unit. Delaminating, yellowing, corrosion, cells cracking, and interconnection breaking are the main deteriorations modes at the scale of the solar panels. Improvement in durability of solar panels relies on the development of a new generation of photovoltaic modules. It is based onFMECA (Failure Modes, Effects and Criticality Analysis) on photovoltaic modules. There is a need for both accelerated ageing tests and advanced characterization means to understand the physicochemical deterioration. In the case of innovative modules thought to also act as structural materials (for solar road, aeronautic applications, and so on), modules will face a mechanical pressure combined with elevated variations of temperature, moisture, stagnant water (dew) and flow water (rain), brightness, (solar and UV), salt (salting road) andshadowing. The understanding of theses physicochemical mechanism causing deterioration to solar panel should allow us to identity the critical failure modes and develop accelerated tests to evaluate the most sustainable solutions. For this study, LEPMI and DURASOL characterization platforms will be requested. Keywords: ageing, Solar Panels