Récupération du PID (Potential Induced Degradation) : Causes, Diagnostics et Solutions

Le phénomène de PID (Potential Induced Degradation) est un problème qui peut affecter considérablement le rendement des modules photovoltaïques. Provoquée par la migration d’ions sous l’effet d’une tension électrique élevée, cette dégradation conduit à une baisse notable de la puissance produite, et peut menacer la rentabilité à long terme d’une installation solaire. Heureusement, des solutions existent pour diagnostiquer, prévenir et même récupérer les performances perdues à cause du PID.

Dans cet article, nous verrons comment identifier les premiers signes de dégradation, les méthodes de mitigation les plus efficaces et les bonnes pratiques à adopter pour garantir la pérennité de vos panneaux solaires.

Qu’est-ce que le PID (Potential Induced Degradation) ?

Le PID (Potential Induced Degradation) est un phénomène de dégradation qui peut survenir dans les modules photovoltaïques en raison de la différence de potentiel électrique entre les cellules du panneau et le cadre, ou la terre. Cette différence de potentiel peut entraîner la migration d’ions (en particulier les ions sodium contenus dans le verre) à travers l’encapsulant vers les cellules photovoltaïques, provoquant alors une baisse de performance du module.

En pratique, le PID se manifeste généralement par :

• Une baisse significative de la puissance du module (chute de rendement).
• Des pertes d’isolement électrique.
• Dans certains cas, des taches ou décolorations visibles (selon la technologie d’encapsulant).

Mécanismes de la dégradation PID

Différence de potentiel élevée

Lorsque le pôle négatif d’une chaîne (string) de panneaux se situe à un potentiel inférieur à la terre (typiquement dans les installations où le neutre n’est pas mis à la terre ou avec des onduleurs à transformateur isolé de manière particulière), un champ électrique important peut se créer à l’intérieur du panneau.

Migration ionique

Le sodium (Na+) contenu dans le verre a tendance à migrer vers les cellules et/ou l’interface verre/encapsulant sous l’effet de ce champ électrique. Cette migration ionique dégrade la jonction PN des cellules ou génère des voies de fuite (fuites de courant).

Influence de l’humidité

L’humidité, la température et la composition chimique de l’encapsulant (EVA, POE, etc.) peuvent accentuer le phénomène.

Méthodes de diagnostic du PID

Mesure de la puissance et de l’I-V

• La méthode la plus courante consiste à vérifier la courbe I-V du module ou de la chaîne. Si la tension en circuit ouvert (Voc) ou la puissance maximale (Pmpp) baissent de manière anormale, on suspecte un PID.
• L’analyse d’écart de performance sur le terrain, comparant les données à celles d’origine ou à un modèle de référence, est également un bon indicateur.

Thermographie infrarouge

Les modules affectés par le PID peuvent présenter des signatures thermiques anormales. Cependant, l’imagerie IR n’est pas toujours suffisante pour conclure à un PID, mais peut attirer l’attention sur des écarts de températures localisés.

Electroluminescence (EL)

L’imagerie EL est un test plus précis permettant de visualiser la dégradation des cellules. Le PID peut se traduire par des zones sombres, notamment sur le pourtour des cellules ou selon certains motifs caractéristiques.

Stratégies de récupération (Recovery) du PID

Pour atténuer ou inverser le PID, plusieurs approches sont utilisées :

Application d’une tension inverse la nuit

• Certains systèmes de « récupération de PID » (PID Recovery Boxes) s’installent au niveau de la boîte de jonction ou de l’onduleur et appliquent un léger courant ou une tension inverse pendant la nuit.
• Le principe : inverser le champ électrique qui a causé le déplacement d’ions sodium, permettant dans certains cas de « repousser » ces ions hors de la cellule.

Mise à la terre du côté négatif

• Dans les installations centrales, on peut envisager une configuration où la borne négative du champ PV est mise à la terre pour réduire la différence de potentiel entre cellules et cadre/terre.
• Cependant, cela dépend du type d’onduleur (transformerless ou non) et des normes locales de mise à la terre.

Utilisation de techniques d’isolation ou de panneaux anti-PID

• Les nouveaux modules sont souvent conçus avec des verres et des encapsulants « anti-PID » (EVA de meilleure qualité, encapsulant POE, verre traité spécial).
• Cela réduit considérablement la susceptibilité à la migration d’ions.

Amélioration du système d’étanchéité et de ventilation

• Limiter l’humidité autour des panneaux peut contribuer à diminuer le risque de PID.
• Une bonne ventilation des modules (pour éviter des températures excessives) peut aussi atténuer la progression du phénomène.

Remplacement de l’onduleur / mise à jour du firmware

• Certains onduleurs modernes intègrent des fonctionnalités de « PID mitigation » en injectant un léger courant inverse la nuit.
• Une mise à jour du firmware, lorsque cette option existe, peut permettre d’activer des stratégies de mitigation.

Évaluation de la faisabilité et du coût de la récupération

Niveau de dégradation

• Plus le PID est avancé, plus la récupération sera lente et moins complète.
• Il est conseillé de réaliser des tests de performance avant/après la mise en place du système de récupération, pour évaluer le gain réel.

Compatibilité des équipements

• Les dispositifs de récupération (PID Box) doivent être compatibles avec l’onduleur et la configuration électrique du champ solaire.
• Vérifier avec le fabricant de l’onduleur et/ou le fabricant du dispositif de récupération.

Coût vs. bénéfice

Dans certains cas (installations anciennes, modules très affectés), il peut être préférable d’envisager un remplacement partiel ou total plutôt que d’investir dans des solutions de récupération, surtout si l’impact financier et la durée de vie résiduelle sont défavorables.

Mesures préventives pour éviter le PID

Choisir des modules « anti-PID »

• Les fabricants proposent souvent des certificats ou garanties « PID Free » selon certaines normes (par ex. IEC TS 62804).
• L’utilisation d’encapsulant de meilleure qualité, de feuilles de fond (backsheet) spécifiques, et de verre traité limite fortement ce risque.

Mise à la terre adéquate

• Concevoir l’installation dès le début avec un schéma électrique limitant la tension négative par rapport à la terre (en tenant compte des règles locales).
• Vérifier le bon serrage et la bonne connexion de toutes les mises à la terre (cadres, structures, etc.).

Choix d’onduleur adapté

• De plus en plus d’onduleurs disposent de fonctionnalités PID Mitigation.
• S’informer sur les caractéristiques de l’onduleur dès la phase de conception peut éviter des problèmes ultérieurs.

Entretien et inspections régulières

Un suivi (monitoring) de la performance et des inspections périodiques (thermographie, mesures I-V, etc.) permettent de repérer rapidement les premières chutes de rendement qui peuvent être dues au PID.

Conclusion

La récupération du PID sur des modules photovoltaïques est possible dans de nombreux cas grâce à l’application de tensions inverses, à l’ajout de solutions matérielles (PID Box) et à des configurations de mise à la terre adaptées. Toutefois, l’efficacité de la récupération dépend fortement du niveau de dégradation, de la qualité initiale des modules et de la compatibilité avec l’installation existante.

Pour limiter le risque PID et éviter des pertes de rendement, il est recommandé de :

• Concevoir l’installation en tenant compte du risque PID (choix des modules, onduleur, schéma de mise à la terre).
• Suivre régulièrement l’évolution des performances (monitoring et contrôles sur site).
• Réagir rapidement dès les premiers signes de perte de performance, afin de maximiser les chances de récupération.

En cas de doute, il est conseillé de consulter un expert (fabricant de modules, fabricant de l’onduleur ou un bureau d’études spécialisé en PV) pour choisir la meilleure solution technique et économique adaptée à votre installation.