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Simulateur solairePour les fabricants de panneaux solaires photovoltaïques ainsi que les laboratoires de recherche, le contrôle qualité en fin de chaîne de production est particulièrement important puisque qu’un panneau défaillant péjore le rendement global d’un champ de capteurs photovoltaïques.

Il est très difficile de compter sur un ensoleillement constant permettant de tester la qualité ainsi que la fiabilité des panneaux solaires photovoltaïques, d’où la nécessiter de disposer de « simulateurs solaires » qui reproduit artificiellement la lumière du soleil.

Les technologies conventionnelles utilisent essentiellement des lampes au xénon. Si ces dernières sont faciles d’utilisation et ont un spectre de lumière comparable à celui du soleil, il y a un certain nombre de désavantages tels que leur faible durée d’illumination (typiquement 10ms), ainsi que leur faible durée de vie (environ 1000 heures). Avec l’avènement des cellules photovoltaïques dites à « haute efficacité » autour des 20% et plus, la durée d’illumination doit s’allonger pour permettre des mesures correctes. Les simulateurs utilisant les lampes au xénon ne permettent donc plus de mesurer correctement ces nouveaux types de cellules. Une solution utilisant des LEDs (Light Emitting Diode) pourrait être une alternative au xénon. Plusieurs entreprises dans le monde commencent déjà à commercialiser un tel équipement.

La société Alfartec Sàrl, créée en décembre 2014 et basée dans le canton de Vaud, a mis au point un dispositif hybride LED/Halogène. La technologie LED permet de reproduire le spectre solaire dans la gamme du visible allant de 400 à 800 nm. L’utilisation de lampes halogènes permet quant à elle de reproduire la gamme de l’infrarouge allant de 800 à 1200 nm. Cette combinaison LED/Halogène, unique au monde, permet de reproduire la totalité du spectre solaire à faibles coûts.

Dans le dispositif décrit dans la Figure 1, on utilise d’abord une cellule de référence pour la calibration du simulateur puis on place le panneau solaire au-dessus d’une matrice de sources lumineuses composées de LEDs et d’halogènes. On procède à l’exposition du panneau pendant une durée qui varie d'une fraction de seconde à plusieurs secondes selon la technologie. Le dispositif électronique permet l’acquisition du signal (courant et tension) généré par le panneau solaire sous illumination afin de déterminer l'énergie produite.

Principe de fonctionnement du simulateur solaire
               
Figure 1:Principe de fonctionnement du simulateur solaire.

 

Pour répondre aux normes internationales IEC la variation et la non-uniformité de la lumière, lors de la mesure, doivent être inférieure à 2%, ce qui permet de réaliser des mesures de précision.

Cette solution offre, de plus, la possibilité de varier instantanément le spectre solaire afin de l’adapter à la course du soleil en simulant la variation journalière de la lumière. Le comportement des panneaux photovoltaïques peut être étudié dans les conditions réelles et variables durant une longue période.

Cette technologie comparée à celle utilisant des lampes au xénon permet d’avoir une grande plage de durées d’illumination, de quelques centaines de millisecondes à plusieurs heures, si nécessaire. On peut donc tester la dégradation dans le temps des panneaux. Les LEDs possèdent en plus une grande durée de vie, allant de 20 000 à 50 000 heures.

Dans le futur, la société travaille sur la polyvalence et la modularité de son design afin de satisfaire aux demandes du marché. Alfartec Sàrl compte déjà parmi ses clients des laboratoires universitaires, dont le PV-Lab/EPFL et le PV-Center/CSEM à la pointe de la recherche dans le domaine des technologies photovoltaïques.

Auteur : Johanie Uccelli

Source : Alfartec Sàrl