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Panneau Solaire TOPCon : la meilleure technologie ?

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Ingénieurs et panneau solaire TOPCon

Vous souhaitez mettre en place une installation photovoltaïque et cherchez quelle est la technologie de panneaux solaires la plus performante ? PERC, TOPCon, IBC, BSF, cellules de type N ou de type P… Il est vrai que toutes ces notions techniques peuvent paraître obscures aux néophytes.

Dans cet article, nous allons vous parler du panneau solaire TOPCon, qui s’annonce comme une innovation majeure dans le domaine des cellules photovoltaïques. Des études récentes semblent en effet avoir démontré que ce type de module a un rendement plus important que les panneaux classiques et même que les panneaux PERC.

Alors, qu’en est-il concrètement ? En quoi consiste la technologie TOPCon ? Quels sont ses avantages ? Quel est son prix ? Quelles sont les marques qui produisent ce type de cellule photovoltaïque ? Les panneaux solaires TOPCon sont-ils plus efficaces que les modules PERC ? On vous dit tout !

Points clés :

  • Les cellules TOPCon ont un meilleur rendement et une plus longue durée de vie que les cellules standards ou PERC
  • La technologie TOPCon assure une meilleure productivité par faible ensoleillement
  • Les panneaux TOPCon ne souffrent d’aucune perte due à l’effet LID
  • Le prix d’achat des modules TOPCon reste actuellement plus cher que celui des panneaux standards ou PERC

Rôle et fonctionnement d’une cellule photovoltaïque

Afin de mieux comprendre le fonctionnement d’une cellule TOPCon, il est nécessaire de faire un bref rappel sur le fonctionnement des cellules photovoltaïques en général.

L’effet photovoltaïque

L’effet photovoltaïque a été découvert en 1839 par le physicien français Alexandre Edmond Becquerel. Celui-ci a constaté que les matériaux semi-conducteurs (comme le silicium contenu dans les panneaux solaires) peuvent convertir les photons contenus dans la lumière du soleil en courant électrique.

Voici une explication simplifiée de ce phénomène : lorsque les photons frappent l’atome de silicium, ils arrachent des électrons et laissent un vide à leur place. Les électrons migrent alors du côté N (négatif), et le vide se déplace du côté P (positif). C’est ce double mouvement qui génère du courant continu.

Fonctionnement des cellules photovoltaïques

Comme nous venons de l’évoquer, une cellule photovoltaïque est composée de deux couches distinctes :

  • Une couche P, chargée positivement
  • Une couche N, chargée négativement

Dans les cellules standards et les cellules de type PERC, la partie majoritaire est la couche P (d’où leur nom de « cellules de type P »), qui sert de base. La partie N, beaucoup plus fine, sert de couche conductrice.

Qu’est-ce que la technologie TOPCon ?

Les cellules de type N

La technologie TOPCon, pour Tunnel Oxide Passivated Contact, est une innovation qui fait grand bruit depuis son arrivée récente sur le marché des panneaux solaires. Elle appartient à la catégorie des cellules de type N, autrement dit des cellules photovoltaïques constituées de plaquettes de silicium dopées au phosphore. Les cellules de type P, comme celles des panneaux PERC, sont quant à elles dopées au gallium.

Pour résumer grossièrement, on peut dire que les cellules de type N sont fabriquées à l’inverse des cellules de type P que nous avons décrites précédemment. En effet, comme leur nom l’indique, elles sont constituées principalement d’une base de type N (chargée négativement) et d’une couche conductrice P plus fine (chargée positivement).

Passivation des cellules TOPCon

Les panneaux standards, ainsi que les panneaux PERC, souffrent d’une perte de productivité liée à la réflexion de la lumière par les couches de verre et d’encapsulant de la face avant du module, et au contact des cellules avec le bord du module sur la face arrière. Les couches de passivation avant et arrière des cellules TOPCon permettent de limiter efficacement ces pertes d’énergie. Voyons cela d’un peu plus près.

Fabrication d’une cellule TOPCon

Pour fabriquer une cellule TOPCon, il suffit d’ajouter à l’arrière d’une cellule photovoltaïque standard ou PERC une fine couche de dioxyde de silicium, ainsi qu’une couche de silicium polycristallin dopé au phosphore. C’est l’ajout de ces deux épaisseurs qui crée la couche de passivation arrière propre au panneau solaire TOPCon. Celle-ci permet une amélioration notable des performances de conductivité électrique du module.

Fabrication d'un panneau solaire topcon

Par ailleurs, l’extrémité avant du module est elle aussi optimisée grâce à une couche antireflet appliquée sur la vitre de protection. Celle-ci limite les pertes de productivité en réfléchissant la lumière du soleil vers l’intérieur de la cellule plutôt que vers l’extérieur du panneau.

Diminution de la recombinaison des porteurs de charge

Comme nous l’avons rappelé au début de cet article, le courant électrique créé par l’effet photovoltaïque est généré par le mouvement des électrons et du vide laissé derrière eux. Ce sont ces deux éléments qu’on appelle les porteurs de charge. Si un électron et un « vide » entrent en contact avant d’atteindre les contacts électriques P et N, leur effet est annulé. C’est ce qu’on appelle la recombinaison.

Ce phénomène de recombinaison des porteurs de charge entraîne une perte de production d’électricité des panneaux solaires standards. La couche de passivation à l’arrière des cellules TOPCon fait office de barrière entre les électrons et les vides en mouvement, et permet ainsi d’augmenter la performance globale du panneau.

Les avantages de la technologie TOPCon

Un rendement plus important

Grâce à l’optimisation de la réflexion de lumière sur sa face avant, et à la passivation de sa face arrière, le panneau solaire TOPCon vous fait profiter d’un rendement plus important que les autres types de technologie de cellules photovoltaïques.

Ainsi, les panneaux PERC proposent généralement un rendement moyen de 24,5 %, et un module monocristallin classique dispose quant à lui d’un rendement situé entre 16 et 20 %. Or, le rendement maximal d’un panneau solaire TOPCon peut en théorie atteindre 28,5 %.

Bien entendu, ces chiffres sont à revoir en conditions réelles d’utilisation, déterminées par les facteurs propres à votre zone d’habitation : le taux d’ensoleillement, l’exposition (orientation, inclinaison), le lieu de pose (toit, façade, sol), etc.

À NOTER

Les cellules TOPCon assurent un bon taux de productivité par faible luminosité. Une information à prendre en compte si vous habitez dans une région disposant d’un taux d’ensoleillement faible.

Aucune perte due à l’exposition

On peut constater une légère perte de puissance des panneaux de type P après quelques heures ou jours d’utilisation, due à l’exposition à la lumière. Ce phénomène est appelé l’effet LID (Light-Induced Degradation, qu’on peut traduire par « dégradation causée par la lumière »). 

Panneaux solaires exposés au soleil

Cette perte d’efficacité peut atteindre 10 % de la productivité du panneau lors de son premier mois de fonctionnement.

Les cellules photovoltaïques de type N comme les TOPCon ne sont pas touchées par l’effet LID, ce qui favorise un rendement maximal même après plusieurs heures d’exposition aux radiations solaires.

Des panneaux avec une meilleure durabilité

Les panneaux TOPCon bénéficient généralement d’une durée de vie plus longue que les panneaux standards, ce qui augmente la rentabilité globale de l’installation.

Mais au-delà de leur durabilité, les cellules TOPCon présentent un autre avantage notable : une perte plus faible de leur taux de productivité au fil du temps.

Pour rappel, les panneaux solaires perdent progressivement en efficacité tout au long de leur durée de vie, qui peut atteindre 50 ans. C’est ce qui est exprimé par la garantie de rendement (ou garantie de production), qui assure une productivité minimale au bout d’un certain délai d’utilisation, comme nous l’expliquons en détail dans notre article Garanties panneaux solaires : ce que vous devez savoir.

Ainsi, le pourcentage d’efficacité au bout de 30 ans de fonctionnement est estimé en moyenne autour de 87,5 % pour les panneaux TOPCon, contre 85 % pour les panneaux PERC.

Les panneaux TOPCon vs les panneaux PERC

Comparatif entre cellules TOPCon et PERC

Bien que cela se joue à quelques fractions de pourcentages, la technologie TOPCon affiche de meilleures performances que la technologie PERC :

PERCTOPCon
Rendement maximum moyen24,5 %28,5 %
Rendement minimum garanti20,5 %21,5 %
Perte due l’effet LIDEntre 0,5 % et 1 %0 %
Efficacité moyenne au bout de 30 ans85 %87,5 %
Taux de production moyen sur les deux faces du panneau (bifacialité)70 %80 %

La fabrication adaptable des panneaux solaires TOPCon

Il est intéressant de souligner le fait que les panneaux standards, mais surtout les modules PERC, peuvent être facilement modifiés en TOPCon pour un coût tout à fait rentable. La ligne d’assemblage de ces deux types de panneaux est sensiblement la même, et la conversion ne demande que quelques étapes supplémentaires lors de la conception.

Quel est le prix d’un panneau solaire TOPCon ?

Le prix d’un panneau TOPCon est plus élevé que celui d’un panneau PERC (comptez un surcoût entre 5 % et 10 % en moyenne) ou qu’un module standard, à cause du tarif de production plus important des cellules de type N et du besoin d’utiliser plus d’argent, un métal qui reste cher pour les constructeurs.

Comptez par exemple autour de 160 € pour un panneau solaire TOPCon Jinko 440 Wc, et autour de 210 € pour un panneau Dualsun Flash 425 Wc.

Les marques qui fabriquent des panneaux solaires TOPCon

Plusieurs marques se sont déjà lancées dans la commercialisation de panneaux TOPCon. On peut par exemple citer :

  • Jinko
  • Austa Solar
  • Dualsun
  • Trina Solar
  • Leapton Energy

Quelle est la disponibilité des panneaux solaires TOPCon ?

Les panneaux solaires TOPCon sont encore minoritaires sur le marché en 2023. Ceci s’explique notamment par l’apparition récente de cette innovation, et de ses coûts de production – et donc de vente – plus élevés que ceux des autres technologies.

Toutefois, de nombreux spécialistes du photovoltaïque estiment que les cellules TOPCon représenteront plus de la moitié des panneaux à la vente courant 2024. Une tendance à suivre de près !

À NOTER

Vous pouvez d’ores et déjà vous procurer des modules TOPCon auprès des marques citées dans la partie précédente. 

La technologie TOPCon est-elle le bon choix pour vous ?

Estimer la production des panneaux solaires

Les panneaux TOPCon semblent être un excellent choix au vu de leurs nombreux avantages. Toutefois, en regardant les chiffres présentés dans cet article de près, vous pouvez constater que les différences de rendement avec les modules PERC restent assez minimes.

Il est donc important de bien estimer vos besoins et vos contraintes budgétaires avant de prendre une décision trop hâtive, afin d’assurer une rentabilité optimale de votre projet sur le long terme. Pour cela, nous vous invitons à profiter de notre configurateur solaire, un outil en ligne gratuit et facile à utiliser !

Planifier l’installation photovoltaïque

Bien que le configurateur solaire vous donne en quelques clics toutes les réponses dont vous avez besoin (nombre et type de panneaux, puissance globale de l’installation, productivité, rentabilité, économies annuelles, etc.), vous préférez peut-être réaliser tous ces calculs vous-même ?

Nous vous invitons dans ce cas à lire notre guide détaillé Comment bien faire son dimensionnement de panneaux solaires ?

Conclusion

Bien qu’encore peu répandu sur le marché et plus cher que les autres types de technologies photovoltaïques, le panneau TOPCon présente de solides avantages comparés aux modules standards et PERC. Meilleur rendement, plus longue durée de vie, efficacité durable dans le temps, bonne productivité à faible luminosité, pas de perte due à l’effet LID… Les raisons de s’y intéresser sont nombreuses !
Bien entendu, le type de cellule n’est qu’un facteur parmi d’autres pour assurer le meilleur rendement de votre projet photovoltaïque, et le choix de la technologie à favoriser dépend avant tout de vos besoins et de vos objectifs. N’hésitez pas à contacter nos équipes de conseillers, qui se feront un plaisir de vous accompagner dans l’élaboration sur mesure de votre installation solaire !

Vos questions sur les panneaux solaires TOPCon

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Dernière mise à jour le 04/12/2023

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