Qu’est-ce que le coefficient de température d’un panneau photovoltaïque ?

3 mars 2021

Qu’est-ce que le coefficient de température d’un panneau photovoltaïque ?

Vous utilisez les données de puissance STC pour concevoir vos solutions photovoltaïques ? Cela vous permet de choisir des panneaux solaires adéquats pour un système de production d’électricité solaire. Utiliser le NOCT est plus réaliste, mais il faut connaître le coefficient de température d’un panneau photovoltaïque. Cet article détaille la signification de ce coefficient de température des modules solaires. La performance des systèmes photovoltaïques efficaces se joue dans les détails stratégiques, ce coefficient de température en est un.

Les panneaux photovoltaïques assurent la production d’électricité en captant l’énergie du rayonnement solaire. Les fabricants expriment la puissance de panneaux photovoltaïques en watt crête (Wc), sous conditions STC (standard test conditions). Mais cela pose un problème pour la conception de systèmes électriques ou électroniques utilisant l’énergie solaire.

Fonctionnement des panneaux photovoltaïques

La fiche technique du panneau photovoltaïque

La fiche technique du panneau solaire mentionne des caractéristiques de panneau solaire utiles pour dimensionner l’installation. Les propriétés électriques du module sont les plus délicates à manier. Normalisées STC, elles fournissent la puissance maximale du panneau, en Wc. Vous calculez ensuite en kWc la puissance de l’installation, et en kWh la production électrique.

Caractéristiques électriques du panneau : le watt crête pose problème

Sous STC, un « panneau solaire de 300 Wc de puissance » signifie que le panneau solaire a une puissance maximale de 300 watts. Mais la mesure de cette puissance réunit 2 conditions qui n’existent pratiquement jamais pour vos installations réelles :

  • ensoleillement des cellules : 1000 W/m2 ;
  • température des cellules : 25 °C.

Ensoleillement réel et son effet sur les caractéristiques électriques

Vos installations photovoltaïques ont une exposition solaire différente, qui impacte la qualité de fonctionnement du système, la performance et le rendement des panneaux solaires. L’éclairement est plutôt 800 W/m2, la température de l’air agit sur la puissance du module, l’orientation et l’inclinaison jouent sur le rendement.

Puissance de panneaux solaires et coefficients de température

Une fiche technique de panneau solaire indiquant une puissance 300 Wc et une tension à vide de 37 V est une indication théorique. Pour être au plus près de l’ensoleillement réel de votre future installation, le coefficient de température d’un panneau photovoltaïque donne des valeurs de production photovoltaïque (puissance, tension, rendement) plus précises.

Le coefficient de température d’un panneau photovoltaïque

La température a un effet délétère sur le fonctionnement des panneaux photovoltaïques. Quand la température des cellules s’élève, la puissance et la tension du panneau solaire s’abaissent, et le courant (intensité) augmente légèrement. L’effet de la température extérieure sur le module photovoltaïque a un impact sur son rendement. Le coefficient de température d’un panneau photovoltaïque permet de le mesurer.

Les 3 types de coefficient de température d’un panneau solaire

Les fabricants indiquent sur la fiche technique des panneaux photovoltaïques la puissance maximale du module sous condition STC et mentionnent 3 types de coefficients de température :

  • coefficient de température de courant de court-circuit (Isc) ;
  • coefficient de température de tension en circuit ouvert (Voc) ;
  • coefficient de température au point maximal de puissance (Pm).

Chacune des valeurs (courant, tension et puissance) varie d’un certain pourcentage à chaque changement de température des cellules.

Variation de température et panneaux photovoltaïques de vos installations

En fonction des fabricants, l’unité de mesure du coefficient de température d’un panneau photovoltaïque s’exprime en %/°C ou %/K. Jade Technologie a choisi la notation %/°C. Les cellules solaires des panneaux photovoltaïques que vous intégrez à vos installations sont des cellules au silicium (monocristallines ou polycristallines). Ces cellules sont, en moyenne, livrées avec un coefficient de température moyen de 0,2 à 0,5 %/°C (puissances et tension). Retenez que pour chaque degré au-dessus de 25 °C, vos panneaux solaires perdent entre 0,2 et 0,5 % de puissance et de tension.

Température des panneaux solaires

Vos installations photovoltaïques atteignent vite 50 °C, voire 75 °C (la température d’utilisation d’un panneau solaire varie de – 40 à + 85 °C). Le soleil frappe la surface du panneau solaire, et le rayonnement du support renforce l’effet thermique sur les cellules. Sans une adaptation du dimensionnement de l’installation (augmentation de la tension nominale) et un refroidissement des panneaux en face arrière, voici les pertes enregistrées à une température de 75 °C :

  • puissance du module : pertes de 20,5 % ;
  • tension à vide : pertes de 16 % ;
  • courant : augmentation de 2,5 %.

Calcul des pertes sur un panneau photovoltaïque Jade Technologie

Notre modèle de panneau solaire MSI170W19V-B2 sert d’exemple de calcul. Pour une surface de 0,98 m2, le panneau photovoltaïque fournit 170 Wc en STC, pour une tension de 19,37 V. Que se passe-t-il quand le soleil chauffe votre installation solaire et élève la température des cellules de silicium à 65 °C ? Le différentiel de température donne 65 – 25 = 40 °C.

Variation de la puissance du panneau solaire Jade Technologie de 170 Wc

En appliquant le coefficient de température de ce panneau solaire, on trouve le résultat électrique suivant :

  • – 0,41 %/°C x 40 °C = – 16,4 % ;
  • 170 Wc x 16,4 % = 27,88 W ;

La puissance maximum du panneau photovoltaïque lorsque ses cellules de silicium atteignent une température de 65 °C est de 170 – 27,88 = 142,22 Watts.

Variation de la tension du panneau solaire MSI170W19V-B2

Le coefficient de température d’un panneau photovoltaïque est tout aussi utile pour la tension. Avec la valeur donnée par la fiche technique du panneau solaire ( – 0,33 %/°C), l’effet sur la tension du panneau est tout aussi visible :

  • – 0,33 %/°C x 40 °C = 13,2 % ;
  • 19,37 V x 13,2 % = 2,56 V.

La chute de tension électrique à vide (notée Voc) est de 2,56 V quand la température du module est de 65  °C. Le panneau solaire fournit, en circuit ouvert : 19,37 – 2,56 = 16, 81 Volts.

NOCT et puissance de panneau solaire

Tenir compte du coefficient de température d’un panneau photovoltaïque pour vos projets d’installation solaires est important. Mais vous avez besoin d’une autre information, le NOCT (Normal Operating Cell Temperature). Seule alternative au modèle STC, les constructeurs l’utilisent pour les tests de qualité de performance de leurs panneaux solaires. Le NOCT donne la température du module solaire en fonction de la température ambiante. Nous détaillons le NOCT dans un autre article, mais voici quelques éléments de compréhension.

Peut-on voir le NOCT sur la fiche technique d’un panneau solaire ?

Les constructeurs indiquent sur la fiche technique de leurs modules solaires la valeur de ce NOCT (Nominal Operating Cell Temperature ou Température nominale de cellule). Jade Technologie indique, pour son panneau solaire MSI170W19V-B2, un NOCT de + 47  °C.

NOCT et installations solaires

Le NOCT indique la température réelle des modules solaires en circuit ouvert dans les conditions suivantes :

  • éclairement de la surface de la cellule => 800 W/m2 ;
  • température de l’air => 20  °C ;
  • vitesse du vent => 1 m/s

Retenez que ces valeurs correspondent aux conditions moyennes d’installation en occident.

Traduction concrète pour la production électrique du module

Le panneau solaire Jade Technologie MSI170W19V-B2, a un NOCT de + 47 °C. Dans un système de production d’énergie, il subira les pertes suivantes :

  • 800 W/m2 x 0,98 m2 = 784 W ;
  • 784 W x 17,29 % (rendement) = 135 W ;
  • 0,41 %/°C x 27 (47 °C – 20 °C) = 11,07 % => 135 W x 11,07 % = 15 Watts de pertes.

Notre panneau a une puissance réelle de 120 W sous condition NOTC (température de l’air de 20 °C).

Température, performance et rendement d’une installation solaire

Tension et puissances de la fiche technique des panneaux solaires sont des valeurs théoriques STC. Des propriétés électriques réalistes assurent la compatibilité du panneau avec l’onduleur, le régulateur et la batterie. Un panneau en inclinaison 30 à 35°, sur un support aéré, aura une température de cellule de 48  °C. En été, (1000 W/m2, 40 °C de température ambiante), chaque cellule du panneau atteint 75 °C. Sans tenir compte des pertes, la performance de votre système sera moins bonne.

Conception et installation des modules

Le transfert de chaleur par conduction et convection échauffe le module solaire et chaque cellule. Une lame d’air en face arrière favorise la dissipation de chaleur dans l’environnement. Jade Technologies augmente, par exemple, le nombre de cellules solaires pour compenser les pertes de tension ou de puissances liées à l’augmentation de la température. Nous réfléchissons à partir de ces contraintes thermiques pour la conception des modules (matériaux, densité du tassement).

Vous en savez plus sur le coefficient de température d’un panneau photovoltaïque. Améliorer la qualité de conception de vos systèmes de production d’électricité soulève d’autres questions : orientation, inclinaison et masquage des panneaux solaires. N’hésitez pas à solliciter nos experts pour la mise en œuvre de vos systèmes de production d’énergie autonome.

À propos de jadetech
Jade-Technologie est une entreprise reconnue pour la fourniture des composants nécessaires à la réalisation des systèmes de production d’énergie autonome. Jade est équipementier en énergie autonome.