L'industrie photovoltaïque connaît une révolution en matière d'efficacité et de fiabilité, portée par les modules solaires bifaces à double onde (communément appelés modules bifaces à double vitrage). Cette technologie révolutionne les techniques et les applications du marché mondial du photovoltaïque. Elle produit de l'électricité par absorption de l'énergie lumineuse des deux côtés des composants, combinée aux avantages considérables de durabilité apportés par le boîtier en verre. Cet article analyse en profondeur les caractéristiques principales, la valeur ajoutée des applications pratiques, ainsi que les opportunités et les défis futurs des modules bifaces à double vitrage, révélant comment ils propulsent l'industrie photovoltaïque vers une meilleure efficacité, un coût par kilowattheure plus faible et une plus grande adaptabilité à divers scénarios.
Caractéristiques techniques principales : Un double bond en avant en termes d'efficacité et de fiabilité
L'attrait principal du module biface à double vitrage réside dans sa capacité de production d'énergie révolutionnaire. Contrairement aux modules monofaces traditionnels, sa face arrière capte efficacement la lumière réfléchie par le sol (comme le sable, la neige, les toits clairs ou les sols en ciment), offrant ainsi une production d'énergie supplémentaire significative. C'est ce que l'on appelle dans l'industrie le « gain double face ». Actuellement, le rapport biface (rapport entre le rendement de production d'énergie de la face arrière et celui de la face avant) des produits grand public atteint généralement 85 % à 90 %. Par exemple, dans les environnements à forte réflexion comme les déserts, le gain de la face arrière des composants peut entraîner une augmentation de 10 % à 30 % de la production d'énergie globale. Par ailleurs, ce type de composant est plus performant dans des conditions de faible ensoleillement (comme les jours de pluie ou tôt le matin et tard le soir), avec un gain de puissance supérieur à 2 %.
L'innovation dans les matériaux et les structures est essentielle pour une production d'énergie efficace. Les technologies de batteries avancées (comme le TOPCon de type N) stimulent la croissance continue de la puissance des composants, et les produits grand public ont atteint la gamme 670-720 W. Pour réduire les pertes par ombrage frontal et améliorer l'efficacité de la collecte de courant, l'industrie a introduit des conceptions sans grains principaux (comme la structure 20BB) et des technologies d'impression perfectionnées (comme la sérigraphie sur acier). Au niveau du boîtier, la structure à double vitrage (avec du verre à l'avant et à l'arrière) offre une protection exceptionnelle, limitant l'atténuation du composant la première année à 1 % et le taux d'atténuation annuel moyen à moins de 0,4 %, ce qui est bien supérieur aux composants monoverre traditionnels. Pour relever le défi du poids important des modules à double vitrage (en particulier les plus grands), une solution de feuille arrière transparente et légère a vu le jour, permettant de réduire le poids des modules de taille 210 à moins de 25 kg, réduisant ainsi considérablement les difficultés d'installation.
L'adaptabilité environnementale est un autre avantage majeur du module double vitrage double face. Sa structure robuste lui confère une excellente résistance aux intempéries, notamment à l'atténuation induite par le potentiel électrostatique (PID), aux rayons ultraviolets intenses, à la grêle, à une forte humidité, à la corrosion par brouillard salin et aux fortes variations de température. En installant des centrales de démonstration dans différentes zones climatiques du monde (notamment les zones à froid intense, à vents forts, à températures et à humidité élevées), les fabricants de composants vérifient en permanence leur stabilité de fonctionnement à long terme dans des environnements extrêmes.
Avantages de l'application : Favoriser l'amélioration économique des projets photovoltaïques
La valeur des modules double face à double vitrage se reflète en fin de compte dans la viabilité économique tout au long du cycle de vie du projet, en particulier dans des scénarios d'application spécifiques :
Centrales électriques au sol de grande taille : Multiplicateur de revenus dans les zones à forte réflexion : Dans les zones désertiques, enneigées ou de couleur claire, le gain en retour peut réduire directement le coût moyen actualisé de l'électricité (CMIE) du projet. Par exemple, dans l'un des plus grands projets photovoltaïques d'Amérique latine – la centrale « Cerrado Solar » de 766 MW au Brésil –, le déploiement de modules bifaces à double vitrage entraîne non seulement une augmentation significative de la production d'électricité, mais devrait également réduire les émissions de dioxyde de carbone de 134 000 tonnes par an. L'analyse du modèle économique montre que dans des régions comme l'Arabie saoudite, l'adoption de modules bifaces avancés peut réduire le CMIE d'environ 5 % par rapport aux technologies traditionnelles, tout en réduisant les coûts d'équilibrage du système (BOS).
Énergie photovoltaïque décentralisée : Exploiter le potentiel des toitures et des terrains spécifiques : Sur les toitures industrielles et commerciales, une densité de puissance élevée implique l'installation de systèmes de plus grande capacité sur une surface limitée, réduisant ainsi le coût d'installation unitaire. Les calculs montrent que, dans les projets de toiture de grande envergure, l'adoption de modules bifaciaux à haut rendement peut réduire considérablement les coûts d'ingénierie générale (EPC) et augmenter la rentabilité nette du projet. De plus, dans les zones à terrains complexes comme les cimenteries et les hautes altitudes, l'excellente résistance aux charges mécaniques et aux différences de température des modules à double vitrage en fait un choix fiable. Certains fabricants ont déjà lancé des produits et des solutions d'installation sur mesure pour des environnements spécifiques comme les hautes altitudes.
Adaptation au nouveau marché de l'électricité : Optimisation des revenus tirés du prix de l'électricité : Avec la popularité croissante du mécanisme de tarification de l'électricité en fonction de l'heure de consommation, le prix de l'électricité correspondant à la pointe traditionnelle de la production photovoltaïque de midi pourrait baisser. Les modules bifaciaux, grâce à leur rapport bifacial élevé et à leur excellente capacité de réponse en faible luminosité, peuvent produire davantage d'électricité le matin et le soir, lorsque les prix de l'électricité sont élevés. Cela permet à la courbe de production d'électricité de mieux correspondre à la période de pointe et d'améliorer ainsi les revenus globaux.
Statut de la candidature : Pénétration globale et culture approfondie de la scène
La carte d'application des modules double face à double vitrage s'étend rapidement dans le monde entier :
Les applications régionales à grande échelle sont devenues courantes : dans les régions à forte irradiation et à forte réflexion, comme le désert du Moyen-Orient, le désert de Gobi en Chine occidentale et le plateau latino-américain, les modules bifaces à double vitrage sont devenus le choix privilégié pour la construction de nouvelles centrales électriques terrestres de grande envergure. Parallèlement, pour les régions enneigées comme l'Europe du Nord, le gain élevé du composant, dû à sa réflexion sous la neige (jusqu'à 25 %) est également pleinement exploité.
Des solutions sur mesure pour des scénarios spécifiques émergent : l'industrie montre une tendance à la personnalisation poussée pour des environnements d'application spécifiques. Par exemple, pour répondre aux problèmes de sable et de poussière des centrales électriques en milieu désertique, certains composants ont été conçus avec des structures de surface spéciales afin de réduire l'accumulation de poussière, la fréquence de nettoyage et les coûts d'exploitation et de maintenance. Dans le cadre du projet complémentaire agro-photovoltaïque, un module bilatéral transmettant la lumière est installé sur le toit de la serre afin de créer une synergie entre la production d'électricité et la production agricole. Pour les environnements marins ou côtiers difficiles, des composants à double vitrage offrant une meilleure résistance à la corrosion ont été développés.
Perspectives d'avenir : Innovation continue et réponse aux défis
Le développement futur des modules double face à double vitrage est plein de vitalité, mais il doit également relever des défis directs :
L'efficacité continue de progresser : les technologies de type N représentées par TOPCon sont actuellement le principal moteur de l'amélioration de l'efficacité des modules bifaciaux. La technologie de cellule tandem pérovskite/silicium cristallin, plus disruptive, a démontré un potentiel d'efficacité de conversion de plus de 34 % en laboratoire et devrait devenir la clé du bond en avant de la prochaine génération de modules bifaciaux. Parallèlement, un ratio bifacial supérieur à 90 % améliorera encore la contribution à la production d'électricité en aval.
Ajustement dynamique du marché : La part de marché actuelle des modules bifaces est en constante augmentation, mais elle pourrait être confrontée à des changements structurels à l’avenir. À mesure que les modules monofaces gagnent en légèreté et maîtrisent les coûts (comme les procédés LECO pour améliorer la résistance à l’eau et l’utilisation de matériaux d’emballage plus économiques), leur part sur le marché des toitures distribuées devrait augmenter. Les modules bifaces à double vitrage continueront de consolider leur position dominante dans les centrales électriques au sol, notamment dans les scénarios à forte réflexion.
Principaux défis à résoudre :
Bilan poids-coût : Le gain de poids apporté par la structure à double vitrage (environ 30 %) constitue le principal obstacle à son application à grande échelle en toiture. Les feuilles arrière transparentes offrent de vastes perspectives en tant qu'alternative légère, mais leur résistance aux intempéries, aux UV et à l'eau à long terme (plus de 25 ans) doit encore être vérifiée par des données empiriques en extérieur.
Adaptabilité du système : La popularisation des composants de grande taille et de grande puissance nécessite la mise à niveau simultanée des équipements de support tels que les systèmes de support et les onduleurs, ce qui augmente la complexité de la conception du système et le coût d'investissement initial, et exige une optimisation collaborative tout au long de la chaîne industrielle.
Date de publication : 18 juin 2025