Dans une étude commune, 3SUN et le CEA démontrent que le comportement mécanique des modules photovoltaïques à cadre, composés de verre et d’une feuille arrière, résulte d’une interaction complexe entre la géométrie du cadre et la configuration de montage.
Banc de test Mécanique du CEA à l’INES
Crédits : CEA
Photovoltaïque : ce qui rend vraiment vos panneaux robustes
Publié le 16/09/2026
Les volumes de production de panneaux photovoltaïques augmentent à grande vitesse, accompagnés d'une évolution constante des formats : plus grands, plus fins et plus légers. Par ailleurs, les architectures de type « verre à l’avant et feuille arrière polymère » autrefois dominantes sur le marché, car avantageuses en termes de coût et de poids tendent à être remplacées par une structure verre-verre. Celle-ci est intrinsèquement plus résistante en termes de tenue mécanique, rendant les panneaux moins sensibles aux charges induites par le vent et la neige mais reste fragile lors des opérations de manutention ou d’installation si absence de cadre.
La fiabilité mécanique devient donc essentielle en conception, en particulier pour les panneaux de grande surface destinés aux marchés à conditions climatiques difficiles.
Le cadre aluminium joue un rôle mécanique central pour renforcer le panneau, limitant la déformation et redistribuant les contraintes. Bien qu’il représente environ 10 % du coût du module et plus de 12 % de son empreinte carbone, la conception du cadre est réalisée sans compréhension fine de sa contribution mécanique. On sait bien sûr que la hauteur du cadre, l’épaisseur de l’aluminium et la configuration de montage influencent les performances mécaniques, mais leurs impacts respectifs restent insuffisamment quantifiés.
Des chercheurs de 3SUN et du CEA à l’INES mènent des études afin d’acquérir des connaissances détaillées des comportements des éléments qui concourent à la tenue mécanique et de l’impact de leur modification.
Leur dernière étude visait à évaluer l’impact de la position des pinces de fixation (clamp) et de la conception du cadre sur la déformation du panneau sous diverses charges mécaniques.
Une vaste base de données expérimentales a été constituée afin d’étudier le comportement de grands panneaux photovoltaïques soumis à des charges mécaniques normalisées. Objectif : quantifier dans quelle mesure la déformation des modules dépend de la géométrie du cadre — en particulier de sa hauteur — et des conditions de montage, notamment le nombre de pinces, leur positionnement et la présence de rails de support. Les résultats expérimentaux sont complétés par une modélisation numérique afin d’identifier les mécanismes physiques dominants qui régissent la déformation des modules et la répartition des contraintes.
Parmi leur conclusion, notons que l’augmentation de la hauteur du cadre améliore considérablement la résistance aux charges négatives, tandis que le positionnement des pinces et le nombre de rails de support peuvent avoir un impact encore plus important sur la rigidité globale.
Dans plusieurs cas, il a été constaté que la configuration de montage primait sur les propriétés des matériaux du cadre. La modélisation numérique confirme qu’une représentation précise à la fois de l’assemblage laminé et du cadre est essentielle pour prédire les contraintes et les déformations, et souligne que le verre reste le composant le plus critique en matière de défaillance mécanique.
Un développement additionnel de nos outils de simulation est en cours, nous offrant la flexibilité nécessaire pour analyser différentes dimensions et configurations. Cette adaptation nous permettra de modéliser avec précision les performances, d’optimiser les paramètres de conception et de valider l’évolutivité d’un nouveau format avant de passer à la phase de prototypage physique.
Les résultats ont été présentés lors de la conférence EU-PVSEC à Rotterdam (14 septembre 2026 – Poster session 3AV.2).
Crédits : CEA