Technologie de contact arrière : comment la technologie HPBC 2.0 de LONGi améliore les performances à mi-ombre

Tous ceux qui ont vécu avec l'énergie solaire connaissent leur frustration : une petite zone d'ombre provenant d'un arbre ou d'une cheminée peut entraîner une baisse disproportionnée de la production. Les panneaux solaires traditionnels sont très sensibles à l'ombre. Même lorsqu'une petite partie de la surface est obstruée, des pertes de production de 15 à 25 % sont courantes. Dans les cas les plus graves, des études et des tests sur le terrain ont révélé des pertes de 30 à 40 %, et dans des scénarios extrêmes, lorsqu'une seule cellule d'une chaîne est ombrée, des modules entiers peuvent perdre plus de la moitié de leur puissance. Cette large gamme montre pourquoi l'ombrage est considéré comme l'un des risques de performance les plus critiques dans la conception solaire conventionnelle.

La technologie HPBC (Hybrid Passivated Back Contact) de LONGi représente une avancée significative dans la conception des cellules solaires. Lancé pour la première fois en novembre 2022 avec la série Hi-MO 6 et amélioré en 2024 avec le Hi-MO X10, le HPBC déplace tous les contacts électriques vers l'arrière de la cellule. Cette architecture maximise l'absorption de la lumière sur la surface avant et permet au courant de circuler par de multiples voies, réduisant ainsi la perte de performance à mi-ombre. Avec HPBC 2.0, LONGi est allé encore plus loin en introduisant un optimiseur d'ombrage intégré. Cette fonction redirige intelligemment le courant autour des zones ombrées, par exemple à partir d'une feuille ou d'une branche, garantissant ainsi au module de maintenir une sortie plus élevée même dans des conditions non idéales.

Pour les propriétaires et les entreprises, cela signifie des rendements plus élevés lorsque l'ombrage partiel a toujours été un facteur limitant.

Qu'est-ce que la technologie HPBC 2.0 ?

HPBC est l'abréviation de Hybrid Passivated Back Contact, une architecture de cellules solaires mise au point par LONGi. La conception associe des techniques de passivation avancées à une disposition de contact arrière complète, laissant la surface avant exempte de lignes de grille métalliques. L'absence de métallisation frontale améliore l'esthétique, mais surtout, elle permet à la cellule de capturer plus de photons. Il en résulte une efficacité de conversion plus élevée et une manière fondamentalement différente de gérer le flux de courant, qui réduit les pertes de performance à l'ombre.

La technologie HPBC 2.0 de LONGi a atteint un rendement de module record mondial de 25,4 %, certifié indépendamment par Fraunhofer ISE dans des conditions de laboratoire. Ce chiffre démontre le potentiel ultime de cette technologie. La série Hi-MO X10, construite sur la même plate-forme HPBC 2.0, offre des rendements de modules commerciaux allant jusqu'à 24,8 % et des puissances de sortie allant jusqu'à 670 W.

Grâce à sa gestion optimisée du courant et à sa commande d'ombrage intégrée, le HPBC 2.0 peut réduire les pertes de puissance dues à l'ombrage partiel jusqu'à 70 % par rapport aux technologies de modules classiques, garantissant ainsi une production d'énergie stable même dans des environnements de toitures complexes.

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Pourquoi les panneaux classiques ont du mal à trouver de l'ombre

Les modules PERC et TOPCon classiques connectent les cellules en série, un peu comme une guirlande lumineuse. Lorsqu'une partie d'une cellule est ombrée, cela augmente la résistance de l'ensemble de la chaîne, faisant glisser la sortie vers le bas. Même un léger ombrage de 5 % de la surface d'un module peut entraîner une perte de production de 15 à 25 % ou plus.

Cette faiblesse structurelle a toujours limité les performances solaires dans les environnements bâtis où les cheminées, les arbres ou les bâtiments voisins projettent des ombres intermittentes.

Conception à contact arrière : comment le HPBC 2.0 gère différemment les teintes

Dans les cellules HPBC 2.0, les contacts positifs et négatifs sont positionnés à l'arrière selon un motif interdigité. Cela permet de libérer toute la façade pour l'absorption de la lumière et de réduire l'ombrage optique.

Au lieu de forcer le courant à emprunter un seul trajet, la conception arrière du HPBC permet à l'électricité de contourner les zones ombragées en empruntant des chemins alternatifs. Cela est comparable à un réacheminement de la circulation autour d'une route bloquée.

Ensemble, ces caractéristiques fournissent une puissance de sortie plus stable. Selon des tests effectués par le Centre national d'inspection de la qualité photovoltaïque (CPVT) de Chine, les modules HPBC 2.0 de LONGi ont enregistré des gains quotidiens supérieurs à 10 % par rapport aux modules conventionnels dans des scénarios d'ombrage dynamique.

Dans les projets réels, les clients signalent des améliorations notables. Une installation exposée à l'ombrage des arbres a vu sa production augmenter de près de 18 % après le passage aux modules HPBC, les avantages les plus importants ayant été enregistrés en fin d'après-midi, lorsque les ombres provoquaient de graves pertes.

Comparaison entre HPBC 2.0, TopCon et PERC

Le marché solaire propose aujourd'hui essentiellement trois technologies clés. C'est ainsi que fonctionne le HPBC 2.0 de LONGi par rapport aux deux technologies classiques.

Caractéristiques technologiques expliquées

Technologie de contact arrière LongI' HPBC 2.0

Le HPBC 2.0 marque la prochaine évolution de la technologie de contact arrière de LONGi. S'appuyant sur la première génération de Hi-MO 6 lancée en 2022, le Hi-MO X10 introduit en 2024 combine une façade propre et sans grille avec une disposition intégrée d'optimisation de l'ombrage. Cette innovation permet non seulement d'augmenter l'efficacité à des niveaux records de 26,6 % au niveau de la cellule et de 24,8 % au niveau du module, mais garantit également des performances plus stables lorsque certaines parties d'un panneau sont ombrées. Grâce à son efficacité de référence plus élevée et à sa résilience accrue dans le monde réel, le HPBC 2.0 est particulièrement intéressant pour les toits, les façades, les projets commerciaux et industriels (C&I), ainsi que pour les usines à grande échelle où la densité énergétique et la fiabilité ont un impact direct sur les rendements du système.

Voici un résumé de ses principales caractéristiques :

Surface avant sans ombre : En déplaçant les deux contacts électriques vers l'arrière de la cellule, la surface avant est totalement exempte d'obstructions, ce qui permet au maximum de lumière solaire d'atteindre la couche absorbant la lumière.

Absorption de lumière améliorée : Un film antireflet multicouche et une uniformité de microtexture améliorée réduisent la réflexion de la lumière à ondes courtes, captant plus de lumière solaire et augmentant le courant de court-circuit.

Tension en circuit ouvert accrue : L'utilisation d'une technologie de passivation hybride bipolaire développée par nos soins augmente la tension en circuit ouvert, contribuant ainsi à une meilleure efficacité globale de la cellule.

Pertes d'ombrage et zones sensibles réduites : Les contacts de passivation bipolaires à faible résistance et la technologie d'optimisation de l'ombrage réduisent considérablement les pertes de puissance dues à l'ombrage de plus de 70 % et réduisent la température des points chauds de 28 %.

Fiabilité et longévité améliorées :

• La passivation uniforme minimise la dégradation induite par les UV, améliorant ainsi l'efficacité et la résilience à long terme.
• L'utilisation de plaquettes TAIRay exclusives plus épaisses et plus robustes améliore la stabilité mécanique et réduit le risque de microfissures, contribuant ainsi à une plus grande fiabilité des modules.
• La structure spéciale 0BB (Zero Busbar) augmente encore la puissance de sortie et la fiabilité du module.

Performances thermiques supérieures : La technologie présente un coefficient de température de puissance de -0,26 % /°C, soit une amélioration de 0,03 % /°C par rapport aux modules TOPCon, garantissant des performances supérieures dans les climats chauds.

Résistance accrue : Les modules HPBC 2.0 présentent une résistance supérieure à la dégradation induite par les UV, à la chaleur humide et aux cycles thermiques par rapport aux technologies précédentes.

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PERC (émetteur passivé et cellule arrière)

Cette technologie est depuis longtemps le cheval de bataille de l'industrie solaire. Par rapport aux cellules Al-BSF classiques, le PERC ajoute une couche de passivation diélectrique et des contacts arrière ouverts localement, ce qui réduit la recombinaison et réfléchit les photons non utilisés dans la cellule. Cette amélioration entraîne souvent un gain d'efficacité allant jusqu'à environ 1 à 2 points de pourcentage dans les implémentations pratiques de haute qualité. Aujourd'hui, les modules PERC commerciaux offrent généralement une efficacité d'environ 20 à 21,5 %. Cependant, à mesure que l'industrie progresse, nombreux sont ceux qui pensent que le plafond d'efficacité pratique du PERC est en train d'être approché et que l'architecture est confrontée à des vulnérabilités inhérentes telles que la dégradation induite par la lumière ou la dégradation LeTID, en particulier dans les formulations dopées P. En conséquence, de nombreux fabricants s'orientent vers des alternatives de type n et à contact arrière, telles que les technologies TopCon et Back Contact, qui promettent un potentiel d'efficacité plus élevé et une meilleure résilience à la dégradation.

TopCon (contact passivé à l'oxyde tunnel)

Il s'appuie sur le PERC en ajoutant une fine couche d'oxyde tunnel et un film de polysilicium dopé sur la surface arrière. Cette configuration réduit les pertes par recombinaison et permet une tension en circuit ouvert plus élevée. Dans les modules commerciaux, TOPCon atteint régulièrement une efficacité d'environ 22 à 23 %, et les conceptions de cellules avancées atteignent 24 à 25 %. Comme ses étapes de fabrication sont largement compatibles avec les lignes de production PERC, TopCon constitue une voie de mise à niveau intéressante pour les usines existantes.

L'avenir de la technologie de contact dorsal

L'avenir de la technologie du contact arrière est largement considéré comme l'une des orientations les plus prometteuses de l'énergie solaire. Des experts tels que Radovan Kopecek d'ISC Konstanz prévoient que la production de cellules et de modules en Colombie-Britannique pourrait atteindre 1 TW de capacité mondiale d'ici 2030, la qualifiant de « dernière étape de l'évolution du silicium cristallin ». Selon Kopecek, l'expiration des principaux brevets de la Colombie-Britannique vers 2028 accélérera l'adoption sur le marché, réduisant ainsi les obstacles à l'entrée d'un plus grand nombre de fabricants dans ce domaine. Le TÜV Rheinland et d'autres institutions de certification ont souligné les atouts architecturaux de la Colombie-Britannique, à savoir une surface avant propre et dégagée et un potentiel de conversion plus élevé, pour expliquer pourquoi la Colombie-Britannique est bien placée pour devenir la prochaine technologie photovoltaïque grand public.

Les perspectives sont renforcées par les feuilles de route du secteur : selon la feuille de route technologique internationale pour le photovoltaïque (ITRPV), BC Designs captera une part croissante des nouvelles installations jusqu'à la fin des années 2020, avec des perspectives particulièrement prometteuses pour les toits, les façades et la production distribuée. Grâce à ses avantages concrets, à ses améliorations de fiabilité à long terme et à ses critères d'efficacité record, la Colombie-Britannique est de plus en plus considérée non pas comme une niche mais comme une technologie de base qui définira la prochaine phase de croissance de l'énergie solaire.

La direction de LONGi considère que la technologie de rétrocontact est au cœur de l'avenir de l'industrie. « Au cours des cinq à six prochaines années, les cellules à contact arrière constitueront la principale source de silicium cristallin », a déclaré le président de LONGi, Zhong Baoshen, en 2023.

Le HPBC 2.0 de LONGi est-il le bon choix pour vous ?

Pour décider si le HPBC 2.0 et sa série Hi-MO X10 associée conviennent à votre projet, tenez compte des facteurs suivants :

• Exposition à l'ombre : si votre site présente un ombrage partiel, HPBC 2.0 peut augmenter de manière significative le rendement réel.
• Exigences visuelles : La face avant élégante et uniforme séduit les propriétaires et les architectes.
• Contraintes d'espace : lorsque l'espace sur le toit est limité, une efficacité supérieure par mètre carré peut être décisive.
• Budget : Le HPBC 2.0 fournit un rendement énergétique supplémentaire qui compense les coûts initiaux plus élevés.
• Climat : le coefficient de température stable de HPBC garantit des rendements fiables même dans les régions chaudes.
• Toits à faible charge : LONGi a également introduit un module de conception légère avec HPBC 2.0, qui est 30 % plus léger que les modules à verre simple classiques, appelé Hi-MO X10 Guardian Light Design
• Rendement élevé et retour sur investissement rapide : pour les projets C&I, HPBC 2.0 offre un retour sur investissement plus rapide et des rendements sur toute la durée de vie. Son efficacité supérieure et sa résilience à l'ombre améliorent les flux de trésorerie à court terme tout en maximisant la valeur à long terme.

Le HPBC 2.0 est une option adaptée aux conditions difficiles, dans le segment haut de gamme et au-delà

En repensant la façon dont les cellules collectent la lumière et conduisent l'électricité, HPBC 2.0 s'attaque à l'une des plus anciennes faiblesses de l'énergie solaire : la sensibilité à l'ombre. Cette innovation a également rendu la technologie de contact arrière accessible au-delà des toits haut de gamme, étendant ses avantages à un plus large éventail d'applications. Avec son efficacité de conversion supérieure, sa tolérance à l'ombrage supérieure, sa résistance éprouvée à la neige, à la grêle et aux vents violents, et sa production stable à long terme, le HPBC 2.0 est un choix attrayant pour tous les projets résidentiels, commerciaux, industriels et utilitaires.

Pour les clients de C&I, la Colombie-Britannique offre un retour sur investissement plus rapide grâce à des rendements par mètre carré plus élevés, tandis que dans les usines à grande échelle, elle améliore l'efficacité de l'utilisation des sols, réduit les coûts du BOS et maximise la production d'énergie tout au long de la durée de vie du projet. Avec l'expansion de la fabrication et la baisse des coûts, la Colombie-Britannique est bien placée pour devenir une technologie de pointe dans tous les principaux segments de marché.

Pour les particuliers et les entreprises confrontés à des problèmes d'ombrage, à des priorités en matière de performances ou de conception, la technologie HPBC 2.0 offre un moyen de garantir des rendements plus élevés, une fiabilité accrue et une esthétique élégante, ce qui en fait l'une des technologies solaires les plus évolutives disponibles aujourd'hui.

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