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Le phénomène
du P.I.D.

Le PID est le phénomène de dégradation et de perte de puissance dans les modules photovoltaïques suite à la polarisation des cellules, qui affecte tous les types de modules photovoltaïques.

Qu’est-ce que le P.I.D. photovoltaïque

Description du Potential Induced Degradation

L’acronyme P.I.D., pour Potential Induced Degradation, signifie Dégradation Induite par le Potentiel. L’adoption de systèmes photovoltaïques aux dimensions croissantes, et donc l’utilisation de chaînes avec des tensions de plus en plus élevées, a entraîné le fait qu’on se retrouve avec des valeurs de tension sur les cellules négatives par rapport à la terre, ce qui provoque une polarisation qui entraîne un court-circuit et l’extinction progressive des modules.

Cela génère une réduction importante des performances de l’ensemble du système, avec une dégradation qui peut atteindre 70%.

Cet effet de polarisation des cellules est causé par des courants parasites qui se forment entre les cellules et la structure métallique de support des modules, connectée à la terre. Cela consiste en une migration de charges négatives provenant des matériaux utilisés dans les modules photovoltaïques à travers le cadre, qui est généralement branchée à la terre.

La présence continue de la Dégradation Induite par le Potentiel cause dans le temps un aplatissement de la courbe IV des modules et une perte constante de puissance.

Dans les modules avec des cellules P-Type, l’effet est plus important dans les cellules les plus proches du pôle négatif de la chaîne, tandis que dans les modules à cellules N-Type – qui exigent la mise à la terre du pôle positif – l’effet est plus important dans les cellules les plus proches du pôle positif.

À la différence des autres causes de détérioration, le P.I.D. est le seul phénomène qui, si on l’arrête à temps, permet de restaurer le système et donc de récupérer la puissance de l’installation photovoltaïque.

Les modules P.I.D. Free
ou High P.I.D. Resistance

ne sont pas immunes contre P.I.D. et peuvent se dégrader jusqu’à 5%

La Réglementation dit qu’un module est P.I.D. Free ou High P.I.D. Resistance s’il passe avec succès le test standard CEI 62804.

CEI 62804
STANDARD

Conditions du test :

Tension Appliquée
1000V
Humidité relative
85 ± 5%
Température
85°C
Durée du Test
3 cycles de 96 heures
<5%
de perte de puissance

P.I.D. Free

Doivent être considérés « P.I.D. Free » ou « High P.I.D. Resistance » les modules qui, après un test, ont une perte inférieure à 5% et ne présentent pas de défauts graves.

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On calcule qu’avec une perte de puissance de 5% à cause du phénomène du P.I.D., on subit une perte économique d’environ 206 320€. Au contraire, si l’on installe immédiatement les dispositifs APID, en prévention du phénomène P.I.D., l’investissement sera de 9280€ sans aucune perte, avec un ROI (pour l’acquisition d’APID) de 12 mois.

Les causes du P.I.D.

Pour quelles raisons le P.I.D. se développe-t-il

Dans les installations photovoltaïques installées avant 2008, le pôle négatif des chaînes (ou positif selon le type de cellule) est branché à la terre.
Mais cette connexion n’est plus compatible avec la structure de la nouvelle génération d’onduleurs Transformerless (sans transformateur d’isolation) car cela crée un court-circuit vers la terre. Pendant le fonctionnement de l’onduleur, cela fait que la tension de chaîne va « se centrer » sur le potentiel zéro de terre. Si nous avons 700V entre le positif et le négatif d’une chaîne, le pôle positif de la chaîne se retrouvera à près de +350V par rapport à la terre, tandis que le pôle négatif sera à près de -350V : les tensions pourraient être différentes en raison d’asymétries liées à la conception de l’onduleur, mais le principe reste le même.

Ces hautes tensions sur les pôles génèrent des courants parasites qui traversent tout le module jusqu’à provoquer l’effet P.I.D. photovoltaïque. Il est important de préciser que les modules photovoltaïques sont certifiés pour des tensions d’exploitation positives de 1000V DC et non pas pour des tensions négatives.

Dans les modules N-Type (Sunpower ou BenQ de vieille génération), qui nécessitent de la mise à la terre du pôle positif, le problème est le remplacement des onduleurs, car dans les modèles actuellement installés, il n’est pas possible de brancher le positif à la terre : c’est la raison de l’apparition du P.I.D., qui entraîne la diminution de puissance du panneau photovoltaïque.

Les autres causes sont :

Systèmes photovoltaïques à haute tension de chaîne (Risque plus important pour les installations de grandes dimensions)
Augmentation de l’humidité et présence de hautes températures
Caractéristiques de fabrication du module inadaptées
Cadre et structure métallique des modules photovoltaïques branchés à la terre

Effets de la Dégradation Induite du Potentiel

Les effets provoqués par la présence du P.I.D. photovoltaïque peuvent être maîtrisés et absorbés dans le temps, mais uniquement si l’on intervient avec une certaine rapidité.

La dégradation et la perte de puissance de l’installation photovoltaïque peuvent bouleverser le business plan rédigé pendant la phase de conception d’une installation photovoltaïque, avec des conséquences économiques très graves et exponentielles.

Un exemple italien
Nous fournissons ci-après un exemple de dommage économique dû à la Dégradation Induite du Potentiel.
Voici l’installation photovoltaïque de 1MW d’un de nos clients italiens, où la dégradation due au P.I.D., commencé en 2012, a atteint en deux ans 6,69%, pour un dommage économique de 66 000€. Si l’on n’avait pas installé APID en 2014, en 2020 le pourcentage de diminution de la puissance aurait atteint -15%, pour une perte économique totale de 525 000€.

Les effets techniques de la dégradation et de la perte de puissance des panneaux photovoltaïques sont essentiellement de deux ordres:

  1. La polarisation P.I.D. qui provoque l’arrêt des cellules photovoltaïques mono/polycristallines avec les technologies de type P-Type/N-Type.
  2. L’électro-corrosion du TCO, un phénomène qui déclenche une réaction électrochimique entre l’humidité et le sodium à l’intérieur du verre de couverture du module, causée par des courants de fuite entre les cellules et la terre. Les dommages sont irréversibles et nécessitent le remplacement des modules.

APID
la solution au P.I.D. photovoltaïque

APID est un générateur de tension universel (max. 1000V) développé pour la récupération des modules affectés par l’effet photovoltaïque P.I.D. et pour la prévention de l’apparition du phénomène sur les modules à risque. Dans les systèmes installés depuis un certain temps, il récupère la puissance perdue jusqu’à 100 % et protège les nouveaux systèmes de l’effet P.I.D. photovoltaïque dès leur premier jour de vie.

Pour cellules P-TYPE

Pour cellules N-TYPE

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