Afin de vérifier les gains énergétiques des modules bifaciaux PERC dans les environnements différents, LONGi a coopéré avec les principales autorités tierces pour mettre en place de nombreux projets pilotes en 2018. Parmi eux, le projet pilote TüV Rheinland en Inde a principalement étudié la différence entre les modules bifaciaux PERC, modules de silicium noir multi-cristallin, modules monofaciaux PERC et modules bifaciaux de type N dans des conditions de surface en gravier blanc. Ce projet pilote a accumulé plus de six mois de données depuis septembre 2018. Le livre blanc mènera une analyse spécifique sur la base du rapport semestriel du projet pilote TüV Rheinland en Inde et de données sur la production d'électricité.
1)Informations du projet
Située à Chennai, côte est de l’Inde, avec un climat tropical humide et sec, les informations spécifiques sur le projet pilote sont présentées dans la photo ci-dessous.
Figure 1.Informations sur la position du projet pilote en Inde
Ce projet pilote utilisait 2 modules pour chaque type et a installé un total de 8 modules dans la même rangée. Les 4 types de modules sont les suivants: module monofacial PERC de LONGi, module bifacial PERC de LONGi (avec cadre), module de silicium noir multi-cristallin de la société A, module bifacial de type N de la société B (sans cadre). Tous les modules sont des supports fixes avec une inclinaison de 15° et une hauteur de 1m au-dessus du sol. Les 4 modules bifaciaux sont pavés de gravier blanc, comme indiqué dans la figure ci-dessous:
Figure 2. Photos de terrain du projet pilote en Inde
Tableau 1. Caractéristiques électriques et dimensions de l'échantillon à tester
Tableau 2. Schéma de conception du projet pilote en Inde
Tous les modules utilisés dans le projet pilote en Inde ont passé avec succès les tests d’apparence, d'EL et de performances électriques. Les données de production d'énergie de chaque module sont lues par le testeur multivoie IV. Le test de puissance avant du module permet de calculer la production d’énergie par watt. La production moyenne d'énergie des 2 modules est utilisée pour analyser la capacité de production d'un certain module (en supposant que l'électricité générée par les deux modules est équivalente). Le support est équipé d’un pyranomètre pour tester l’irradiance globale dans le plan, l’irradiance horizontale, diffuse et arrière (GPoA, GHor Gd, Grear), et trois pyranomètres sont installés à l’arrière du module pour tester l’éclairement énergétique à hauteurs différentes (1m, 1,2m, 1,4m). La période d'échantillonnage du testeur multivoie IV et des pyranomètres est de 30 secondes.
2) Performances de production d'énergie de quatre types de modules
La figure 3 montre la production d’électricité des quatre types de modules de septembre 2018 à février 2019 : Par rapport aux modules monofaciaux PERC, les gains de production d’énergie des modules bifaciaux PERC et des modules bifaciaux de type N sont respectivement de 19,21% et 20,12%, grâce à: l’augmentation de la production d’énergie en face arrière, les modules bifaciaux de type N sont légèrement plus élevés que les modules bifaciaux de type P de 0,76%, et la différence est principalement due au bord du cadre obtenu par analyse (Le calcul théorique du environ 1% de moins en raison de l’ombrage partiel par rapport au module sans cadre), si l’effet du cadre est éliminé, la capacité de production électrique des deux est sensiblement la même (le module bifacial avec cadre présente des avantages évidents à long terme fiabilité, article d'analyse sera suivi); le module de silicium noir multi-cristallin génère 3,05% d'énergie en moins que le module PERC monofacial, qui est dérivé du coefficient de température de puissance supérieur et des performances de faible irradiance du module PERC monocristallin. De manière correspondante, le gain de production d'énergie du bifacial de type PERC et de type N par rapport aux modules multicristallins atteint 22,96% et 23,90%. Selon le test de TÜV Rhein, les coefficients de température de puissance des modules monofaciaux et bifaciaux PERC de LONGi sont de -0,347%/°C et -0,363/°C, et les modules de silicium noir multi-cristallin sont de 0,400%/°C. Selon les données mensuelles, le gain de production d’énergie est généralement stable. En raison de la panne d'électricité survenue en octobre 2018, le gain de production d'électricité est inférieur à la valeur normale.
Figure 3. Production mensuelle d'électricité de quatre modules du projet pilote en Inde
3) Corrélation du gain de production d’énergie, irradiation en face arrière et ratio de diffusion
Le tableau 3 montre le ratio entre l'irradiation moyenne reçue à l'arrière des modules bifaciaux et l'irradiation frontale chaque mois. L'irradiance moyenne à l'arrière du projet indien de 6 mois correspond à 25% de la radiation frontale. Avec le gain d’irradiance, la multiplication du taux bifacial pour estimer le gain de production d’énergie du module bifacial PERC est de 25% * 75% = 18,75%, ce qui est proche de la valeur mesurée de 19,21%. Il y a une certaine différence entre l'irradiation des trois positions à l'arrière. L'irradiation à 1,4 m est légèrement inférieure à la tendance théorique. En raison de l’endroit où le gravier blanc est déposé au nord est insuffisant, la valeur de rayonnement et le gain de production d’énergie à l’arrière seront plus élevés.
Tableau 3. Ratio entre l'irradiation arrière et avant du projet pilote en Inde [%]
La figure 4 montre la corrélation entre le gain de production d'énergie du module bifacial PERC, le gain de rayonnement à l’arrière et le ratio de diffusion sur une période donnée. On peut constater que le gain de production d’électricité est fortement corrélé aux données de gain de rayonnement arrière et au ratio de diffusion. Le ratio plus élevé de diffusion du rayonnement solaire, le ratio plus élevé de l'irradiation arrière par rapport à celle de frontale du module et le gain de production d'énergie plus élevé du module bifacial.
Figure 4. Ratio de diffusion solaire, rayonnement à l’arrière et gain de production d'énergie des modules bifaciaux PERC du 2 au 16 septembre 2018
Nous avons ensuite choisi un jour clair pour montrer la différence entre le gain de production d’énergie et le ratio de diffusion au cours de périodes différentes. On peut constater que le gain de production d'énergie des modules bifaciaux PERC pendant la journée est relativement stable, en raison de la forte proportion de lumière diffusée le matin et le soir, les courbes du gain des deux productions d’énergie sont inclinées vers le haut.
Figure 5. Gain de production et ratio de diffusion des modules bifaciaux en PERC aux heures à différentes d'une journée de temps clair (14.11.2018.11)
4)Ratio de Performance
La figure 6 résume les valeurs de PR de quatre modules pendant 6 mois. Les valeurs de PR de tous les modules sont supérieures à 80% et les modules bifaciaux PERC et bifaciaux de type N de LONGi sont supérieurs à 100%, ce qui présente ses avantages évidents en termes d’efficacité.
Figure 6. Valeurs de PR de quatre modules du projet pilote en Inde (septembre 2018 - février 2019)
En résumé, dans le climat de mousson tropicale sur la côte est de l'Inde, le module monofacial PERC de LONGi génère plus de 3% de la production d'énergie du module de silicium noir multi-cristallin, le gain en énergie des systèmes bifaciaux PERC de type P et de type N. Le module bifacial peut atteindre plus de 20% du module de silicium noir multi-cristallin sur la surface de gravier blanc. Les performances de production d'énergie du module bifacial PERC de type P et du module bifacial de type N avec une bifacialité supérieure sont au même niveau. Toutefois, le coût d'un bifacial PERC de type P est plus compétitif que celui d'un bifacial de type N. Avec l'augmentation de la capacité de production et du coût des cellules et modules PERC monocristallins, les modules PERC vont bientôt dominer le marché photovoltaïque indien.