Depuis le déploiement à grande échelle de l'énergie photovoltaïque dans les centrales électriques, les fabricants se sont efforcés de réduire les coûts de production et d'accroître les capacités de fabrication. Ceci a conduit au développement de cellules solaires de plus en plus grandes, passant de 125 mm × 125 mm à plus de 210 mm × 210 mm. Par conséquent, la puissance des modules photovoltaïques de base est passée de plus de 100 W à plus de 700 W.
Cependant, cette augmentation de puissance s'accompagne d'une hausse significative du poids des modules, atteignant environ 35 kg par module, soit 12,4 kg/m². Avec les supports de fixation, le poids grimpe à environ 16 kg/m². Ces modules lourds posent des difficultés d'installation sur les toitures industrielles et commerciales de grande portée, dont la capacité portante est souvent limitée. Cette contrainte empêche l'installation de modules traditionnels sur ces toitures, freinant ainsi le développement du secteur.
Défis et innovations
Pour remédier à ce problème, la réduction du poids des modules est devenue un enjeu majeur. Les modules flexibles, capables d'épouser les contours de diverses surfaces architecturales, sont très recherchés. Les premières tentatives ont consisté à affiner le verre et à optimiser les cadres en alliage d'aluminium. Par exemple, la réduction de l'épaisseur du verre de 3,2 mm à 2,0 mm a permis de diminuer le poids d'environ 3 kg/m². Cependant, un verre plus fin compromet la résistance des modules, ce qui impose des modules plus petits pour répondre aux normes de fiabilité, et ne résout donc pas le problème de fond.
Les modules de grande taille avec emballage en verre restent encombrants pour une installation sur toiture et fragiles lors du transport et de la construction, ce qui présente des risques pour la sécurité. De ce fait, les modules sous verre sont mieux adaptés aux centrales électriques au sol.
La recherche de matériaux alternatifs au verre pour l'encapsulation des modules se poursuit. Les matériaux d'encapsulation légers aux performances améliorées ont fait de l'encapsulation sans verre une solution viable.
Progrès dans le domaine des matériaux légers
Les premiers modules légers utilisaient des films fluoropolymères et des plaques arrière en fibre de verre comme support, en remplacement du verre. Bien que convenant aux toitures étanches et flexibles (par exemple, les surfaces revêtues de TPU avec fixation adhésive), les plaques arrière étaient encore trop épaisses, ce qui portait le poids du module à environ 8 kg/m².
Ces dernières années, les progrès réalisés dans le domaine des matériaux composites et des polymères modifiés ont permis d'atteindre des performances d'encapsulation comparables à celles du verre. Ces matériaux permettent de fabriquer des modules légers répondant aux normes industrielles pour une durée de vie opérationnelle de 25 ans, tout en offrant des performances photovoltaïques équivalentes à celles des modules en verre. Cette avancée a accéléré l'adoption de solutions d'encapsulation sans verre, notamment pour les applications en toiture, élargissant ainsi le champ d'application des installations photovoltaïques.
