Les panneaux solaires bi-faciaux
Les panneaux solaires bi-faciaux se démocratisent de plus en plus et tendent à s’imposer comme le standard avec la promesse d’une production optimisée. Certains marchands ne se privent d’ailleurs pas de vanter une amélioration du rendement allant jusqu’à 30%... En réalité, ces modules présentés comme « révolutionnaires » ne sont pas forcément plus pertinents que des panneaux classiques. Voici un guide pour peser le pour et le contre de la technologie bifaciale et vous forger votre propre avis.
- Définition
- Performances
- Optimisations
- Dégradations
- Résistance
- Implantation
- Prix
- Avantages et inconvénients
- Comparatif des panneaux
Qu’est-ce qu’un panneau solaire bifacial ?
Panneau solaire « classique » : Un panneau classique est constitué de cellules photovoltaïques montées en série qui génèrent une production d’électricité en présence de lumière. Elles sont encapsulées entre une plaque de verre (face avant) et une couche de plastique opaque (face arrière).
Les panneaux « classiques » sont parfois appelés « verre-backsheet » en référence à leur composition.
Panneau solaire « bifacial » : Les cellules d’un module bifacial ont une conception particulière. Elle leur permet de capter également la lumière réfléchie par albédo sur leur face arrière. Les cellules sont donc encapsulées entre deux couches de verre pour garantir une transparence à l’arrière du panneau.
Un panneau solaire bifacial présente relativement le même aspect « de face » que « de dos ».
Panneau solaire bifacial et performances
Les sites commerciaux mettent en avant les panneaux solaires bifaciaux pour leurs performances accrues. C’est plutôt vrai même si les affirmations élogieuses méritent d’être tempérées.
Prudence : D’abord, il faut comprendre que les paramètres qui influencent la performance des panneaux solaires bi-faciaux sont nombreux et il convient de rester prudent. Il n’existe pas d’unité qui fasse consensus pour quantifier le « gain bifacial » par rapport à un panneau classique. Par exemple, un vendeur honnête peut annoncer une amélioration des performances de 5% quand son concurrent affirme que le gain est de 30%. Et ce, avec le même produit…
Il est difficile de prévoir le gain bifacial.
Repères : Soyons clairs tout de suite, les expériences compilées par l’agence internationale de l’énergie montrent que pour une installation « classique » orientée plein sud, le gain bifacial n’excède pas 10%. Le plus souvent, les données ont été prises sur des poses au sol avec une certaine hauteur. Le panneau double-face pouvait donc capter de la lumière réfléchie. Sur des poses directement « collées à la toiture », le gain devrait logiquement être inférieur. Moins de 5% ?
Panneau solaire bifacial et optimisations
Voyons maintenant comment tirer le meilleur des panneaux solaires bifaciaux en scrutant chaque paramètre en détails.
Albédo : Le paramètre le plus déterminant est probablement l’albédo. Il s’agit du « pouvoir réfléchissant » d’une surface exprimée sur une échelle de 0 (corps noir parfait sans aucune réflexion) à 1 (miroir parfait). Le « gain bifacial » est d’ailleurs souvent plus important par temps couvert avec beaucoup de lumière diffuse. Voici quelques valeurs d’albédo :
| Surface | Albédo |
| Asphalte | 0.09 à 0.18 |
| Terre noire | 0.08 à 0.13 |
| Sol argileux | 0.16 à 0.23 |
| Herbe | 0.15 à 0.26 |
| Sable | 0.21 à 0.60 |
| Neige | 0.55 à 0.98 |
On peut retenir que déployer une bâche blanche sous les modules doubles-faces améliore sensiblement le gain bifacial à condition toutefois de la conserver relativement propre. Cela permet en plus de rendre l’irradiance qui arrive sur la face arrière plus « uniforme » ce qui limite les pertes.
Ici, le crépis clair va avoir tendance à améliorer la production contrairement à la bâche noire. Elle pourrait être recouverte d’un géotextile blanc par exemple.
Effet de bord : Ensuite, les retours montrent que les panneaux situés en bout de chaine reçoivent significativement plus de lumière réfléchie, jusqu’à 45%. C’est « l’effet de bord ». A l’inverse les panneaux placés à l’intérieur d’une rangée bénéficient de moins d’irradiance du fait de l’ombre projetée par les modules alentours. Idéalement, il faudrait donc poser chaque panneau « tout seul » avec de l’espace libre autour. Mais retenez que si vous avez la possibilité de faire plusieurs rangées en ménageant un espace suffisant entre chacune, ce sera mieux. Il y aura ainsi davantage de panneaux « au bord » de l’installation.
Hauteur : La hauteur joue aussi un rôle car plus les modules sont hauts plus ils sont susceptibles de capter la lumière réfléchie. Une ombrière photovoltaïque avec des panneaux bifaciaux sera donc particulièrement pertinente, et d’autant plus si le sol est peint en blanc. A l’inverse, il faut questionner l’intérêt des panneaux bifaciaux fixés sur une toiture.
Inclinaison : L’inclinaison impacte également les performances. Pour une orientation sud, l’inclinaison idéale se situe entre 35 et 45°C.
Saison : L’inclinaison des rayons du soleil joue aussi (azimut). En hiver, lorsque le soleil est plus bas, les ombres projetées sont plus nombreuses ce qui diminue la lumière réfléchie.
En bref, il est très complexe de prévoir de façon précise le gain bifacial. Sur une pose au sol en résidentiel, on peut garder en tête une amélioration du rendement de 5 à 10%.
Panneau solaire bifacial et risques de dégradation
Si les panneaux solaires bifaciaux sont plus performants, la production dans le temps reste à surveiller.
Conception : Les panneaux solaires bifaciaux ont une conception plus complexe que les panneaux solaires standards. Les retours d’expérience ont montré des problématiques spécifiques liés à la transparence des cellules. Ils sont notamment plus sensibles à la dégradation induite par la lumière et la température élevée (LeTID). Mais aussi aux différences de potentiel entre la cellule solaire et la terre qui se produisent lorsque les composants fonctionnent longtemps à haute tension (effet PID).
Expérimentation de l’INES : Pour illustrer cela, on se réfère à l’étude de l’INES (Institut National de l’Energie Solaire) qui a effectué des mesures sur 10 panneaux bi-faciaux pendant 3 ans. Voici les résultats :
- Année 1 : gain bifacial de 10.8%
- Année 2 : gain bifacial de 8%
- Année 3 : gain bifacial de 7.2%
Banc de test de l’INES. Photo : International Energy Agency.
Lorsque tout se passe bien, la perte de puissance d’un module photovoltaïque est d’environ 0.5% par an. Ici, la dégradation est plus rapide et ne peut s’expliquer que par une dégradation prématurée des panneaux.
A retenir : Les panneaux bifaciaux requièrent donc une conception spécifique pour prévenir les dégradations précoces mais la filière gagne très rapidement en maturité grâce aux premiers retours d’expérience.
Résistance d’un panneau solaire bifacial
Intéressons-nous maintenant à la durabilité des ces modules doubles-faces.
Panneau bifacial et « bi-verre » : Vous l’aurez compris, la face arrière d’un panneau bifacial est nécessairement transparente pour laisser passer la lumière. Il peut s’agir d’une couche plastique transparente mais la plupart du temps, on trouve une plaque de verre. Ces modules « bifaciaux » sont donc aussi « bi-verre ».
Résistance théorique : C’est plutôt une bonne nouvelle car traditionnellement les modules bi-verre ont une meilleure rigidité que les panneaux classiques. Ils sont réputés plus robustes et bénéficient d’ailleurs d’une garantie produit étendue, autour de 25 ans minimum. Les panneaux bi-verre sont théoriquement indiqués si le lieu d’installation présente des contraintes mécaniques fortes liées au vent, à la pluie ou à la neige.
Photo : Proterra Energy.
Cas pratique : Mais attention au marketing parfois trompeur. La qualité dans le temps d’un panneau bi-facial dépend essentiellement de deux facteurs. D’une part, de l’épaisseur des verres qui varie de 1.6 à 3.2 mm. D’autre part, du processus de fabrication car un verre « trempé » est considéré comme deux fois plus résistant qu’un verre « durci ».
Un panneau bifacial d’entrée de gamme sera la plus souvent fabriqué avec du verre durci de 1.6 mm.
Ainsi, une étude du RETC (Renewable Energy Test Center) a montré qu’un panneau standard avec un verre trempé de 3.2 mm était deux fois plus résistant aux impacts de grêle qu’un panneau bifacial fabriqué avec un verre durci de 2 mm d’épaisseur.
Critère d’achat : L’épaisseur du verre n’est pas toujours indiquée directement sur les sites marchands mais elle se trouve facilement sur les fiches techniques des fabricants dans la rubrique « caractéristiques mécaniques ». On peut aussi se fier à la masse des produits car le verre constitue l’élément le plus lourd sur un panneau solaire. Voici quelques repères :
| Trina – Solar 500 Wc | DEMGC – 500 Wc | Sunpower – 500 Wc | |
| Surface | 2.22 m² | 2.21 m² | 2.39 m² |
| Type de verre | Durci | Durci | Trempé |
| Epaisseur verre | 1.6 mm avant 1.6 mm arrière | 2 mm avant 2 mm arrière | 2 mm avant 2 mm arrière |
| Poids | 23.5 kg | 27 kg | 29.9 kg |
| Garantie | 25 ans | 25 ans | 25 ans |
Un panneau bi-verre de bonne facture pèsera vraisemblablement autour de 25 à 30 kg. La garantie produit reste un indicateur beaucoup moins pertinent.
A retenir : Les panneaux doubles-faces sont plus lourds d’environ 5 kg que des modules standards. Ils se révèlent plus difficiles à manipuler et demandent un support plus solide. Il faut être vigilant sur la qualité du verre sur la face avant.
Panneau solaire bifacial et nouvelles perspectives
Implantation est-ouest : Un intérêt majeur du panneau bifacial est qu’il offre de nouvelles perspectives d’implantation. En effet, comme la lumière peut être captée sur les deux faces, il est désormais possible d’envisager des installations « verticales » avec une double orientation est/ouest.
Emprise au sol : Cette configuration limite considérablement l’emprise au sol mais aussi les salissures susceptibles de se déposer sur les panneaux. Elle permet par exemple de faire cohabiter un champ photovoltaïque bifacial avec un champ cultivé.
Les panneaux bifaciaux ouvrent de nouvelles possibilités d’implantation. Photo : Grengy Solar.
Ce type de pose a aussi le mérite d’élargir sensiblement la plage de production. La lumière est captée plus tôt (à l’est) et plus tard (à l’ouest). La courbe de production est aussi « lissée » car le pic de production autour de midi disparait. Cette production plus « continue » est souvent plus facile à valoriser.
Enfin, le risque de casse par chute de grêle devient quasiment nul d’après une étude du RETC.
Prix des panneaux solaires bifaciaux
Prix : Les lignes d’usine initialement prévues pour fabriquer des cellules classiques peuvent être « upgradées » pour produire des cellules bifaciales. Le surcoût d’un module double-face est donc assez faible, autour de 10%. Il tend même à devenir nul à mesure que la filière gagne en maturité.
Il faut compter autour de 0.5 à 1€ du Wc pour une installation plug and play posée soi-même.
Si vous passez par un pro, on se situe plutôt entre 2.5 et 3€ du Wc avec des pistes de rentabiltié plus nombreuses.
Pour cela, Conseils Thermiques s'associe à plusieurs partenaires afin de vous mettre en relation avec des artisans locaux certifiés RGE. Vous pourrez ainsi étudier plusieurs propositions techniques et commerciales gratuitement et sans engagement.
Je souhaite rencontrer des entreprises >Comparaison : Prenez toujours le temps de regarder le poids des modules bifaciaux sur la fiche technique. Cela donne une bonne indication sur la « gamme de produit ». Considérez qu’un produit bifacial « léger » sera moins résistant qu’un panneau classique.
A réception, prenez toujours le temps de vérifier chaque panneau sur ses 2 faces. Un impact pendant le transport est vite arrivé même si l’emballage semble parfait.
Rentabilité : En revanche, les panneaux solaires bifaciaux sont souvent plus rentables. En effet, une augmentation de la production de 5 à 10% sur 20 ans est loin d’être négligeable. C’est d’autant plus vrai que l’inflation du prix de l’énergie est élevée. Le surcoût à l’achat est donc rapidement compensé.
Avantages et inconvénients des panneaux solaires bifaciaux
| Avantages |
| Production améliorée autour de 5 à 10% |
| Bonne qualité si épaisseur suffisante de verre |
| Nouvelles possibilités d’implantation |
| Prix compétitif |
| Inconvénients |
| Marketing trompeur |
| Epaisseur et type de verre à considérer |
| Moins de recul que sur des panneaux standards |
| Performances plus difficilement prévisibles |
Comparatif entre les différents types de panneaux
| Composition | Caractéristiques | Pertinence |
| Panneau classique | ||
| Face avant en verre Face arr. en plastique | Plus légers Prix plus attractifs Très bon recul | → Dans la plupart des usages résidentiels. |
| Panneau bi-verre | ||
| Face avant en verre Face arrière en verre | Meilleure résistance si verre épais Plus lourd | → Si les contraintes liées au vent, à la pluie ou à la neige sont fortes. |
| Panneau bi-verre + bifacial | ||
| Cellules bifaciales Face avant en verre Face arrière en verre | Idem bi-verre Captage de lumière réfléchie Moins de recul | → Si fort albédo et hauteur suffisante. |
Conclusion : Des panneaux bifaciaux plus performants mais pas « magiques » non plus.
Les panneaux solaires doubles-faces s’imposent petit à petit comme le standard après quelques erreurs de jeunesse. Techniquement, ils présentent des avantages par rapport aux panneaux classiques notamment un gain en production entre 5 et 10% pour des installations orientées plein sud.
Toutefois, les panneaux classiques restent tout à fait pertinents dans la plupart des usages en résidentiel et le caractère bi-facial ne se justifie pas toujours. Sur une pose au sol agrémentée d’une bâche blanche, la plus-value sera réelle. C’est beaucoup moins évident pour une installation classique en toiture. Il faut aussi se méfier des belles promesses des vendeurs qui sont souvent surréalistes.
Enfin, il faut questionner la garantie de 25 ans des panneaux doubles-faces qui se révèlent souvent moins résistants que des panneaux classiques. Pour aller plus loin, notre article pour choisir le meilleur panneau solaire devrait vous intéresser tout comme notre guide anti-arnaque.
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