Définition courte
Module captant la lumière sur ses deux faces.
Définition complète
Le photovoltaïque bifacial désigne une technologie de modules solaires conçue pour produire de l’électricité en captant la lumière du soleil sur ses deux faces : la face avant et la face arrière. Contrairement aux panneaux monofaciaux classiques, qui possèdent une face arrière opaque (souvent une feuille de polymère appelée « backsheet »), les panneaux bifaciaux utilisent généralement une structure « verre-verre » ou une face arrière transparente.
Le principe de fonctionnement repose sur la capacité de la cellule à convertir non seulement le rayonnement direct incident sur la face avant, mais aussi la lumière réfléchie par le sol et l’environnement sur la face arrière. Ce phénomène de réflexion est quantifié par l’albédo. Cette technologie s’adapte particulièrement bien aux projets nécessitant une puissance optimisée sur une même surface
La technologie bifaciale fonctionne selon deux modes de captation :
- Rayonnement direct : la lumière solaire frappe la face avant du panneau
- Albédo : le sol, les surfaces environnantes ou les structures réfléchissent la lumière vers la face arrière
→ Production combinée : les deux faces génèrent simultanément de l’électricité
Les caractéristiques techniques principales incluent :
- Cellules actives sur deux côtés : Les cellules (souvent de type PERC, TOPCon ou Hétérojonction) sont traitées pour capter les photons des deux côtés.
- Encapsulation transparente : L’utilisation de verre sur les deux faces ou d’un backsheet transparent laisse passer la lumière diffuse et réfléchie.
- taux de bifacialité constitue un critère essentiel. Il mesure la capacité de la face arrière à produire de l’énergie par rapport à la face avant. Les modules modernes affichent généralement une bifacialité de 70% à 95%.
Facteurs influençant la production
- Albédo du sol : gravier clair ou béton → production accrue.
- Hauteur d’installation : plus un panneau est surélevé, plus la face arrière reçoit de lumière.
- Inclinaison et orientation : optimisées pour un captage double.
- Structure ouverte : évite l’ombre portée et maximise la ventilation.
Cette conception permet d’optimiser la production d’énergie sur une même surface, offrant un gain de productivité significatif, particulièrement utile pour les projets au sol, les ombrières de parking ou en agrivoltaïsme. Pour un producteur comme UNITe, cette solution technique s’inscrit dans la recherche d’une électricité toujours plus compétitive et locale.
Historique & actualité
Si l’effet photovoltaïque est connu depuis le XIXe siècle, le concept de cellule bifaciale n’est pas une nouvelle invention. Les premières cellules bifaciales ont été développées dès les années 1960 pour des programmes spatiaux. Cependant, leur coût élevé les a longtemps cantonnées à des niches.
- Années 1970-1980 : Premiers prototypes de cellules bifaciales développés dans les laboratoires de recherche
- Années 2000-2010 : Industrialisation progressive mais coût encore prohibitif limitant la diffusion
- Années 2010 : Démocratisation progressive avec l’amélioration des processus de fabrication industrielle.
- 2018-2020 : La technologie PERC (Passivated Emitter and Rear Cell) devient un standard, facilitant la transition vers le bifacial à moindre coût.
- Novembre 2023 : La technologie bifaciale représente désormais plus de 40% des nouvelles installations de centrales solaires dans le monde. Le bifacial devient la norme pour les grandes centrales au sol et l’agrivoltaïsme. Selon l’ITRPV (International Technology Roadmap for Photovoltaic), la part de marché des cellules bifaciales a dépassé celle des monofaciales en 2022-2023.
- 2024 : Les rendements des panneaux bifaciaux dépassent régulièrement 22% en face avant, avec un gain global de 15% à 30% par rapport aux modules monofaciaux standards selon les conditions d’installation (Source : solairepv)
Cette évolution permet à des acteurs comme UNITe de proposer aux propriétaires fonciers et aux exploitants agricoles des installations plus performantes, maximisant la rentabilité des projets tout en s’adaptant à la transition énergétique.
Exemple & contexte
L’efficacité d’un panneau solaire bifacial dépend fortement de son environnement d’installation. L’élément clé est l’albédo, c’est-à-dire le pouvoir réfléchissant de la surface située sous le panneau.
Exemples de gains selon le sol (Albédo) :
- Asphalte / Terre sombre : Albédo faible (~10%). Gain de production modéré (+5 à 7%).
- Herbe / Culture agricole : Albédo moyen (~20-25%). Gain intéressant (+7 à 15%). C’est le cas typique des projets d’agrivoltaïsme développés par UNITe en partenariat avec le monde agricole.
- Sable blanc / Neige / Membrane blanche de toiture : Albédo élevé (40-80%). Gain maximal (+20 à 30%).
Contexte d’utilisation chez UNITe :
Dans le cadre de ses projets de centrales au sol ou d’ombrières, UNITe privilégie souvent cette technologie pour plusieurs raisons :
- Durabilité accrue : Les modules « bi-verre » (double vitrage) sont plus robustes face aux intempéries, à l’humidité et aux contraintes mécaniques, assurant une durée de vie plus longue (souvent garantie 30 ans).
- Optimisation de l’espace : Pour une collectivité locale ou un industriel, produire plus de kWh sur une même parcelle permet de réduire l’empreinte au sol ou d’augmenter la puissance installée.
- Agrivoltaïsme : La transparence partielle et l’espacement des panneaux bifaciaux permettent de laisser passer la lumière nécessaire aux cultures tout en protégeant ces dernières (effet d’ombrage piloté), créant une synergie entre production électrique et activité agricole.
Inconvénients et limites : Bien que performante, cette solution présente quelques contraintes. Le poids des modules double verre est plus important, ce qui peut nécessiter une structure de montage plus solide. De plus, l’installation doit être surélevée et inclinée de manière optimale pour capter la lumière réfléchie; elle n’est donc pas adaptée à une pose à plat sur un toit résidentiel (intégration au bâti sans espace arrière).
Installation sur toiture industrielle :
Entreprise avec toiture plate équipée de 500 panneaux bifaciaux sur structures inclinées à 15°. La membrane blanche réfléchissante du toit optimise la captation arrière. Résultat : production de 180 MWh/an pour une puissance installée de 200 kWc, soit un rendement supérieur de 20% aux prévisions initiales avec des modules classiques.
Contexte règlementaire et aides :
Les installations photovoltaïques bifaciales bénéficient des mêmes dispositifs de soutien que les autres technologies solaires :
- Prime à l’autoconsommation pour les installations jusqu’à 500 kWc
- Tarifs d’achat garantis via les appels d’offres CRE
- Aides régionales spécifiques selon les zones
- Subventions agrivoltaïsme pour les projets combinant production agricole et électrique
UNITe, avec son expertise reconnue dans les énergies renouvelables, accompagne collectivités locales, propriétaires fonciers et exploitants agricoles dans le montage de projets photovoltaïques bifaciaux, de la conception à la mise en service.
FAQ
Quel est le rendement d’un panneau solaire bifacial ?
Le rendement d’un panneau bifacial dépend de plusieurs facteurs clés. La face avant affiche généralement un rendement de 20% à 22%, similaire aux modules monofaciaux haut de gamme. La valeur ajoutée provient de la face arrière qui, selon le taux de bifacialité (70% à 95%) et l’albédo du sol (10% à 80%), génère une production additionnelle. Dans des conditions optimales (sol blanc, structure élevée, angle d’inclinaison adapté), le gain global peut atteindre 25% à 30%. En conditions standard, on observe une augmentation moyenne de 15% à 20% par rapport à une installation monofaciale équivalente.
Quels sont les avantages des panneaux photovoltaïques bifaciaux ?
Les principaux atouts des panneaux bifaciaux incluent :
- Rendement accru : gain de production de 15% à 30% selon l’installation
- Rentabilité optimisée : meilleur rapport production/surface occupée
- Durabilité renforcée : verre double face offrant une protection supérieure
- Flexibilité d’installation : adaptabilité à divers contextes (sol, ombrière, toiture)
- Impact environnemental réduit : plus d’énergie verte produite par panneau installé
- Longue durée de vie : résistance accrue aux intempéries grâce aux matériaux robustes
Pourquoi choisir des panneaux bifaciaux pour un projet agricole ?
Ils sont idéaux pour l’agrivoltaïsme. Leur structure laisse passer plus de lumière diffuse pour les plantes. De plus, installés en hauteur ou sur des trackers (suiveurs solaires), ils captent la réverbération sur les cultures sans nuire à l’exploitation, offrant une double rentabilité (agricole et énergétique).
Quel est le surcoût d’un panneau bifacial ?
Historiquement plus chers, les prix des modules bifaciaux ont considérablement baissé et sont désormais proches des modules monofaciaux. Le surcoût à l’achat est amorti par le surplus de production électrique généré sur la durée de vie du projet.
Quels sont les inconvénients et limites des panneaux bifaciaux ?
Malgré leurs nombreux avantages, les panneaux bifaciaux présentent certaines limites :
- Coût initial supérieur : prix d’achat majoré de 10% à 20% par rapport aux modules standard
- Installation plus complexe : nécessite une structure adaptée et une pose soignée
- Conditions d’optimisation : performance maximale uniquement avec un albédo favorable
- Limite sur toiture classique : gain réduit sur toit sombre ou sans espace sous les panneaux
- Expertise technique : calcul du rendement et dimensionnement plus complexes
- Tarif d’installation : main-d’œuvre spécialisée parfois plus chère
- Poids plus élevé : charges à prévoir sur les structure
Cependant, ces inconvénients sont largement compensés par le gain de production sur la durée de vie du système (25 à 30 ans), assurant une meilleure rentabilité à long terme.
Comment optimiser l’installation de panneaux solaires bifaciaux ?
Pour maximiser le rendement d’une installation bifaciale, plusieurs critères doivent être respectés :
Choix du sol et albédo :
- Privilégier les surfaces claires (gravier blanc, membrane réfléchissante)
- Éviter les zones ombragées sous les panneaux
- Calculer l’albédo selon le type de surface (herbe : 25%, béton : 40%, gravier blanc : 60%)
Structure et orientation :
- Élever les modules à minimum 1 mètre du sol (idéalement 2-4 mètres)
- Angle d’inclinaison optimal : 20° à 30° selon la latitude
- Orientation plein sud pour maximiser la captation
- Espacement suffisant entre rangées pour éviter l’ombre portée
Facteurs environnementaux :
- Nettoyer régulièrement les deux faces
- Assurer une bonne ventilation pour limiter l’échauffement
- Tenir compte de la luminosité et des conditions climatiques locales
UNITe, fort de son expérience dans la conception de centrales photovoltaïques, maîtrise ces paramètres pour garantir une performance optimale à ses clients.
Vocabulaire connexe et synonymes
- Productible : Quantité d’énergie estimée que la centrale peut produire.
- Albédo : Capacité d’une surface à réfléchir la lumière solaire.
- Agrivoltaïsme : Pratique associant production photovoltaïque et agriculture sur une même surface.
- Module Bi-verre : Panneau solaire encapsulé entre deux plaques de verre, très utilisé pour le bifacial.
- Tracker (Suiveur solaire) : Structure mobile orientant les panneaux vers le soleil, augmentant encore l’efficacité du bifacial.
- Watt-crête (Wc) : Unité de mesure de la puissance maximale d’un panneau.