Maroc: une méthode innovante pour caractériser les panneaux photovoltaïques en conditions réelles

Une équipe de scientifiques marocains a développé une méthode instrumentale originale permettant de mesurer avec précision le comportement électrique des panneaux photovoltaïques directement sur site. Publiée dans Scientific Reports, l’étude décrit un dispositif fondé sur l’usage d’un convertisseur élévateur synchrone, utilisé comme charge électronique programmable, capable de restituer les courbes courant–tension et puissance–tension sous irradiation naturelle.

Cette approche, qui s’affranchit des contraintes des laboratoires et des traceurs commerciaux coûteux, répond à un enjeu majeur : évaluer les performances réelles des modules et suivre leur vieillissement progressif. Traditionnellement, la caractérisation repose sur le modèle à diode unique, nécessitant l’extraction de cinq paramètres (courant photo-généré, courant de saturation inverse, facteur d’idéalité, résistance série et résistance de shunt). L’étude marocaine adopte un modèle à diodes multiples ramené analytiquement à un équivalent à diode unique, garantissant une estimation robuste des paramètres.

Les chercheurs critiquent l’usage unique des courbes standardisées (1000 W/m², 25 °C), qui conduit à des incohérences. Leur système autonome relève automatiquement des courbes complètes en extérieur, en tenant compte simultanément de l’irradiance et de la température du panneau. Le convertisseur boost, piloté par un microcontrôleur, agit comme une résistance électronique variable, permettant de balayer l’ensemble des points de fonctionnement. Les capteurs de tension, de courant, d’irradiance et de température assurent une acquisition complète toutes les cinq minutes, avec transmission sans fil vers un ordinateur hôte.

L’originalité réside également dans l’exploitation de toutes les mesures pour déterminer un jeu unique de paramètres via une régression non linéaire (méthode de Levenberg–Marquardt). Cette approche confère au modèle une capacité prédictive étendue, reproduisant fidèlement les caractéristiques électriques du panneau pour différentes conditions météorologiques.

Une campagne expérimentale sur un panneau de 30 W, orienté plein sud, a validé la méthode. Les résultats montrent l’impact direct de l’irradiance sur le courant de court-circuit et la puissance, tandis que l’augmentation de la température diminue la tension à vide. Les courbes mesurées et estimées sont pratiquement identiques, avec un écart maximal inférieur à quelques dizaines de milliampères. Le dispositif permet également de reconstituer les performances du panneau sous conditions standardisées, révélant une légère dégradation du module utilisé depuis plusieurs années.

Au final, ce convertisseur boost apparaît comme un outil de caractérisation fiable, précis et adapté aux conditions naturelles. Selon les auteurs, il constitue une solution efficace pour le suivi des performances photovoltaïques, l’analyse du vieillissement des panneaux et des usages pédagogiques, rendant accessible une instrumentation jusqu’ici réservée aux laboratoires spécialisés.

Source de l’article : lareleve.ma