L'année 2024 marque un tournant décisif pour l'industrie photovoltaïque, la concurrence féroce entraînant des progrès fulgurants dans la technologie des cellules et leurs applications industrielles, bien plus rapides qu'il y a dix ans. Malgré ces innovations, le choix du film d'encapsulation – POE (élastomère de polyoléfine), EVA (copolymère d'éthylène-acétate de vinyle) ou EPE – demeure un sujet crucial et largement débattu, tant pour les modules verre-verre que pour les modules verre-feuille arrière et les modules flexibles.
Les modules photovoltaïques d'extérieur subissent une dégradation due à quatre facteurs environnementaux principaux : la chaleur, l'oxygène, l'eau et le rayonnement ultraviolet (UV). Si l'activité biologique est négligeable dans ces applications, les autres facteurs jouent un rôle déterminant dans le choix des matériaux. Cet article compare les performances de l'EVA et du POE dans ces conditions, et propose de nouvelles perspectives et méthodologies pour la sélection des matériaux.
1. Chaleur
L'EVA et le POE, une fois réticulés, peuvent résister à une exposition de courte durée à des températures avoisinant les 150 °C. Cependant, l'EVA se décompose à des températures supérieures à 200 °C, libérant d'importantes quantités d'acide acétique, tandis que le POE reste stable jusqu'à des températures supérieures à 300 °C.
2. Oxygène
À température ambiante, les deux matériaux présentent une bonne résistance à l'oxydation. Cependant, l'EVA contient des traces de monomères d'acide acétique libres, qui s'oxydent facilement à haute température. En revanche, le POE, composé exclusivement de liaisons carbone-hydrogène chimiquement stables, nécessite des températures nettement plus élevées pour réagir avec l'oxygène.
3. Eau
Les groupements ester de l'EVA sont sensibles à l'hydrolyse, ce qui entraîne la formation de groupements carboxyle qui accélèrent l'hydrolyse et la dégradation du matériau. Le POE, grâce à sa chaîne carbonée entièrement composée d'hydrogène, est chimiquement stable et insensible à l'hydrolyse. De plus, le POE présente une résistance supérieure à la vapeur d'eau, avec un taux de transmission de la vapeur d'eau (WVTR) d'environ 3 g/m²·24 h à 38 °C et 90 % d'humidité relative, contre 25 g/m²·24 h pour l'EVA. Cette perméabilité réduite renforce la capacité du POE à protéger les composants internes du module contre les dommages causés par l'humidité.
4. Rayonnement ultraviolet
La structure de chaîne entièrement composée de carbone et d'hydrogène du POE présente des liaisons chimiques fortes (liaisons CH à 414 kJ/mol et liaisons CC à 332 kJ/mol), ce qui la rend résistante au clivage induit par les UV. À l'inverse, les groupes ester de l'EVA contiennent des liaisons CO dont l'énergie est inférieure à 330 kJ/mol, et qui sont donc plus sensibles à la dégradation par les UV.
Conclusion
Parmi les quatre facteurs clés influençant la fiabilité des applications extérieures (chaleur, oxygène, eau et UV), la technologie POE surpasse systématiquement l'EVA. À mesure que les cellules photovoltaïques gagnent en efficacité et exigent une fiabilité accrue, la technologie POE demeure le choix optimal pour garantir une production d'énergie stable et durable en extérieur.
