Modules PV : IEC 61730 securite, IEC 61215 perf
Guide, Modules PV solaires
La conformite des modules photovoltaiques repose sur deux piliers complementaires : IEC 61730 (parties 1 et 2) pour la qualification de securite, et IEC 61215 (parties 1, 1-1 a 1-4 et 2) pour la qualification de conception et l'agrement de type face aux contraintes climatiques. Autour de ces deux piliers gravite une constellation de normes complementaires : IEC 62804 pour la PID (Potential Induced Degradation), IEC 61701 pour la corrosion par brouillard salin, IEC 62716 pour la corrosion par ammoniac, IEC 61853 pour l'energy rating et IEC TS 60904-1-2 pour l'essai flash bifacial. Les marches nord-americains adoptent UL 61730 (qui a remplace UL 1703 en 2019) et CSA C22.2 No 61730. Les onduleurs associes relevent d'IEC 62109-1 et -2 et des grid codes par pays. Cette page cartographie le cadre, les sequences d'essai, les certifications regionales, le cadre du marquage CE et les modes de defaillance recurrents en exploitation.
Cartographie des normes pour un module PV
Section intitulée « Cartographie des normes pour un module PV »La qualification d'un module PV repose sur un ensemble structure de normes, organisees autour de deux axes majeurs : la securite (IEC 61730) et la qualification de conception (IEC 61215), avec des extensions environnementales et d'energy rating.
| Norme | Objet | Organisme |
|---|---|---|
| IEC 61730-1 (2023) | Qualification de securite du module PV, exigences de construction | IEC |
| IEC 61730-2 (2023) | Qualification de securite du module PV, exigences d'essai | IEC |
| IEC 61215-1 (2021) | Qualification de conception et agrement de type, methodes generales | IEC |
| IEC 61215-1-1 | Silicium cristallin (mono et poly) | IEC |
| IEC 61215-1-2 | Tellurure de cadmium (CdTe) couche mince | IEC |
| IEC 61215-1-3 | Silicium amorphe et microcristallin couche mince | IEC |
| IEC 61215-1-4 | Cuivre indium gallium selenide (CIGS) couche mince | IEC |
| IEC 61215-2 | Procedures d'essai communes a toutes les technologies | IEC |
| IEC 62804 | Essai PID (Potential Induced Degradation) | IEC |
| IEC 61701 | Essai de corrosion par brouillard salin | IEC |
| IEC 62716 | Essai de corrosion par ammoniac | IEC |
| IEC 61853 (parties 1 a 4) | Essais de performance et energy rating | IEC |
| IEC TS 60904-1-2 | Essai flash des modules bifaciaux | IEC |
| UL 61730 (2017) | Securite des modules PV aux US (a remplace UL 1703 en 2019) | UL Solutions |
| IEC 62938 | Essais de charge non uniforme de neige | IEC |
Un module qui vise un statut bancable est generalement certifie IEC 61730-1, IEC 61730-2, IEC 61215-1, la sous-partie 1-x pertinente, IEC 61215-2 et IEC 62804. Les projets cotiers et agricoles ajoutent respectivement IEC 61701 et IEC 62716, et les centrales a grande echelle exigent de plus en plus IEC 61853 pour l'energy rating utilise dans le modele de production.
IEC 61730, le pilier securite
Section intitulée « IEC 61730, le pilier securite »IEC 61730-1 definit les exigences de construction : materiaux, distances de fuite et d'isolement, isolation, connecteurs, boitier de jonction, entrees de cables, classe de feu. IEC 61730-2 definit les essais correspondants : tenue dielectrique, decharges partielles, tenue aux impulsions, accessibilite, resistance mecanique face aux impacts (chute de bille d'acier), essai de feu classe A, B ou C.
Classes de module selon IEC 61730-1
Section intitulée « Classes de module selon IEC 61730-1 »| Classe | Cas d'usage | Severite d'essai |
|---|---|---|
| Classe A | Acces public sans restriction, tensions au-dessus du seuil de securite | Maximale, campagne IEC 61730-2 complete |
| Classe B | Acces restreint, installations supervisees | Intermediaire, campagne partielle |
| Classe 0 | Applications limitees, tres basse tension | Reduite, pas d'exigence de protection contre les chocs |
La majorite des modules pour centrales et residentiels visent la classe A. La classe B est utilisee pour les sites industriels a acces controle, et la classe 0 est residuelle, par exemple pour les petits modules de produits grand public hors champ des grandes centrales.
Essais cles d'IEC 61730-2
Section intitulée « Essais cles d'IEC 61730-2 »- Essai d'isolation (MST 16), tension AC appliquee de 2 fois Vsys + 1000 V pendant 1 minute, sans claquage.
- Essai de courant de fuite humide (MST 17), module immerge dans de l'eau deionisee avec tensioactif, mesure de la resistance d'isolement entre cellules et cadre.
- Essai de tenue aux impulsions (MST 14), trois impulsions positives et trois negatives a la tension d'impulsion correspondant a la classe de tension systeme.
- Essai de decharges partielles (MST 15), cle sur les modules bifaciaux et sur les encapsulants sous haute tension systeme.
- Susceptibilite a la coupure (MST 12), resistance mecanique du backsheet face a une coupure accidentelle.
- Essai de feu (MST 23), classification A, B ou C selon IEC 61730-2 ou ASTM E108 pour les marches nord-americains.
La numerotation MST (Module Safety Test) suit IEC 61730-2 et fournit une reference stable entre le rapport d'essai et le certificat.
IEC 61215, le pilier qualification de conception
Section intitulée « IEC 61215, le pilier qualification de conception »IEC 61215-1 (2021) et ses sous-parties definissent l'agrement de type qui demontre que le module resiste aux contraintes climatiques attendues sur une duree de service typique de 20 a 25 ans. La norme ne certifie pas une duree de vie specifique mais offre un cadre de comparaison entre technologies et un filtre d'achat.
Sequence principale d'essai IEC 61215-2
Section intitulée « Sequence principale d'essai IEC 61215-2 »| Essai | Severite | Critere d'acceptation |
|---|---|---|
| Cyclage thermique (MQT 11) | 200 cycles, -40 a +85 deg C | Perte de puissance inferieure a 5 pour cent, pas de defaut visuel |
| Humidite gel (MQT 12) | 10 cycles, +85 deg C et 85 pour cent HR alternant avec -40 deg C | Perte de puissance inferieure a 5 pour cent |
| Humidite chaude (MQT 13) | 1000 heures, +85 deg C et 85 pour cent HR | Perte de puissance inferieure a 5 pour cent |
| Preconditionnement UV (MQT 10) | Irradiance UV equivalente a 15 kWh/m2 | Preparation des essais suivants |
| Charge mecanique (MQT 16) | Pression 2400 Pa pour la neige, 5400 Pa intensifie | Pas de fissure de cellule, pas de decollement |
| Impact de grele (MQT 17) | Bille de glace 25 mm a 23 m/s | Pas de fracture du verre, degradation inferieure a 5 pour cent |
| Points chauds (MQT 09) | Ombrage partiel de cellule, diode bypass defaillante | Pas de bruleure de cellule, pas d'incendie |
| Exposition exterieure (MQT 08) | 60 kWh/m2 a l'exterieur | Stabilisation des performances electriques |
| Essai diode bypass (MQT 18) | Temperature, courant et cyclage thermique | Pas de defaillance de diode |
La numerotation MQT (Module Quality Test) est parallele a MST d'IEC 61730-2 et suit la meme logique de reconnaissance dans le certificat.
Sous-parties par technologie
Section intitulée « Sous-parties par technologie »IEC 61215-1-1 (silicium cristallin) est la sous-partie historique et la plus utilisee. IEC 61215-1-2 (CdTe), IEC 61215-1-3 (a-Si et uc-Si) et IEC 61215-1-4 (CIGS) ajustent les parametres d'essai pour les modules couche mince : light soaking avant mesure (obligatoire pour a-Si en raison de l'effet Staebler-Wronski), stabilisation specifique, ajustement des conditions d'humidite chaude et d'exposition UV.
Essais specifiques aux environnements
Section intitulée « Essais specifiques aux environnements »Les essais IEC 61215 et IEC 61730 standards couvrent un climat continental moyenne latitude generique. Les environnements specifiques appellent des essais complementaires.
IEC 62804, degradation induite par le potentiel (PID)
Section intitulée « IEC 62804, degradation induite par le potentiel (PID) »IEC 62804 evalue la degradation liee aux courants de fuite qui transitent par l'encapsulant sous tension negative par rapport au cadre, dans des conditions de forte humidite. L'essai maintient le module a -1000 V ou -1500 V (tension systeme) pendant 96 heures a +85 deg C et 85 pour cent HR, puis mesure la perte de puissance relative. Le seuil d'acceptation conventionnel est inferieur a 5 pour cent.
La PID est reversible sur certaines architectures de module (cleaning par tension positive) et irreversible sur d'autres. Pour les centrales bancables, IEC 62804 est desormais un filtre d'achat : un module qui echoue a l'essai PID est ecarte.
IEC 61701, corrosion par brouillard salin
Section intitulée « IEC 61701, corrosion par brouillard salin »IEC 61701 s'applique aux projets cotiers, aux atmospheres marines ou aux installations soumises a des depots de chlorures (tours de refroidissement, routes salees). La norme definit six niveaux de severite :
| Niveau | Cycles salins | Environnement type |
|---|---|---|
| 1 | Reduit | Continental |
| 2 a 4 | Croissant | Industriel interieur |
| 5 | Significatif | Cotier leger |
| 6 | Maximum | Cotier hostile, exposition aux embruns |
Apres essai, la conservation des performances electriques, l'absence de corrosion sur le cadre, le boitier de jonction et les contacts doivent etre verifiees.
IEC 62716, corrosion par ammoniac
Section intitulée « IEC 62716, corrosion par ammoniac »IEC 62716 cible les environnements serres, elevage intensif et batiments agricoles, ou les emissions d'ammoniac (NH3) corrodent le cadre en aluminium, les connecteurs et certains encapsulants. L'essai maintient le module sous atmosphere d'ammoniac controlee pendant 1500 heures, puis verifie l'integrite des pieces metalliques et polymeres. La norme est critique pour les projets agrivoltaiques et serre-PV.
IEC 61853, performance et energy rating
Section intitulée « IEC 61853, performance et energy rating »IEC 61853 en quatre parties (1 a 4) definit le cadre d'energy rating : caracterisation de puissance et d'irradiance (partie 1), reponse spectrale (partie 2), calcul du rendement energetique (partie 3), jeux de donnees de reference par climat (partie 4). La norme est referencee par les modeles financiers pour les centrales a grande echelle afin de projeter le productible sur 25 ans, et elle est de plus en plus exigee par les EPC et les bailleurs.
Voir aussi
Section intitulée « Voir aussi »- Recharge VE : conformite IEC 61851, ISO 15118 et OCPP
- Reglement Batteries (UE) 2023/1542 : passeport et carbone
- IEC 62133 et UN 38.3 : batteries Li-ion securite
- EN 60598: securite des luminaires LED et eclairage
- RPC (305/2011) et EN 50575 reaction au feu des cables
- HAC : aides auditives (FCC 20.19, ANSI C63.19)
- EN 50332: securite acoustique des baladeurs et casque audio
- CPSIA et ASTM F963 : securite des jouets aux Etats-Unis
Modules bifaciaux, IEC TS 60904-1-2
Section intitulée « Modules bifaciaux, IEC TS 60904-1-2 »Les modules bifaciaux acceptent la lumiere sur les deux faces, avec un gain arriere qui depend de l'albedo de la surface et de la geometrie d'installation. La puissance publiee ne peut plus se limiter a la valeur STC face avant.
IEC TS 60904-1-2 definit la procedure d'essai flash bifacial, avec irradiance arriere controlee et double mesure. La norme introduit les notions de facteur de bifacialite (rapport puissance arriere / puissance avant) et de BifiSTC (sortie bifaciale au STC pour une irradiance arriere donnee).
Ajustements specifiques
Section intitulée « Ajustements specifiques »- Essais de decharges partielles IEC 61730 sur la face arriere, particulierement exigeants pour les boitiers de jonction double face,
- Essais de charge mecanique IEC 61215 appliques aux deux faces, pas seulement a l'avant,
- Essais d'isolation arriere en plus de l'avant, avec une attention particuliere aux distances de fuite verre arriere vers cadre.
Le marche du bifacial a connu une croissance rapide entre 2020 et 2025, et la normalisation des essais reste un sujet actif au sein de l'IEC TC 82 (Solar photovoltaic energy systems).
Certifications regionales
Section intitulée « Certifications regionales »Au-dela des normes IEC, les regimes regionaux adaptent le cadre. La reutilisation de la campagne d'essai IEC est generalement possible, avec ajout d'essais delta nationaux.
| Region | Norme | Organisme | Marque |
|---|---|---|---|
| UE | IEC 61730, IEC 61215 via marquage CE | TUV, VDE, NB accredite | Marquage CE, certificat IEC |
| Etats-Unis | UL 61730 (2017, a remplace UL 1703 en 2019) | UL Solutions | UL listing mark |
| Canada | CSA C22.2 No 61730 | CSA | CSA mark |
| Japon | Schema JET PVm, base sur IEC 61730 et 61215 | JET | Logo JET PVm |
| Chine | Marque CQC PV, obligatoire pour le marche interieur | CQC | CQC PV |
| Inde | Enregistrement BIS-MNRE base sur IEC | BIS / MNRE | ALMM listing |
| Australie | Approbation module Clean Energy Council (CEC), basee sur IEC | CEC | CEC listing |
Les certificats IEC delivres par un laboratoire reconnu (TUV Rheinland, TUV SUD, VDE, UL, Intertek, Bureau Veritas) constituent le socle sur lequel se construisent ensuite les schemas regionaux.
UL 61730 contre UL 1703
Section intitulée « UL 61730 contre UL 1703 »UL 1703 etait la norme americaine de securite des modules PV jusqu'en 2019. UL 61730 a repris la structure d'IEC 61730 avec des deviations nord-americaines : exigences de construction alignees sur le National Electrical Code (NEC), essai de feu ASTM E108 en plus de l'IEC, exigences de marquage de tension systeme et de rapid shutdown selon le NEC 690.12. La transition est aujourd'hui acquise et tout nouveau module mis sur le marche americain est certifie UL 61730.
Cadre du marquage CE pour les modules PV
Section intitulée « Cadre du marquage CE pour les modules PV »Un module PV fonctionnant au-dessus de 75 V DC releve de la directive basse tension (DBT 2014/35/UE), et il est egalement soumis a la directive CEM (2014/30/UE) et a RoHS (2011/65/UE).
| Aspect | Cadre applicable | Norme de presomption de conformite |
|---|---|---|
| Securite electrique | DBT 2014/35/UE | Famille IEC 61730 adoptee en EN 61730 |
| CEM | Directive CEM 2014/30/UE | EN 61000-6-2, EN 61000-6-3 pour l'environnement residentiel ou industriel |
| Substances dangereuses | RoHS 2011/65/UE | EN 50581 (documentation technique) |
| DEEE | DEEE 2012/19/UE | Enregistrement au schema national |
La DBT s'applique au module au-dessus de 75 V DC, cas typique des systemes raccordes au reseau. La CEM est generalement legere au niveau du module (produit passif), mais l'onduleur, le boitier de jonction et les sous-systemes de telecommande de tracker sont soumis a la CEM. Pour le cadre reglementaire UE plus large, voir declaration UE de conformite et contenu de la directive basse tension.
Onduleurs PV, un cadre separe
Section intitulée « Onduleurs PV, un cadre separe »Le module PV n'est qu'une moitie de l'equation de conformite. L'onduleur et le balance-of-system relevent d'un ensemble normatif distinct.
Securite onduleur, IEC 62109
Section intitulée « Securite onduleur, IEC 62109 »IEC 62109-1 (2010) definit la securite generale des convertisseurs de puissance utilises dans les systemes PV. IEC 62109-2 ajoute les exigences specifiques aux onduleurs raccordes au reseau : anti-ilotage, isolation, surveillance du courant residuel, comportement en cas de defaut. En UE, les normes sont adoptees en EN 62109 et servent de presomption de conformite pour la DBT.
Grid codes par pays
Section intitulée « Grid codes par pays »La conformite au raccordement reseau depend du pays, pas d'une norme internationale unique.
| Region | Norme reseau de reference | Anti-ilotage |
|---|---|---|
| Etats-Unis | IEEE 1547 (2018) | Requis, Vector Shift ou Rate of Change of Frequency |
| UE | EN 50549 (parties 1 et 2) | Requis, harmonise avec le Network Code Requirements for Generators |
| Allemagne | VDE-AR-N 4105 pour la basse tension | Exigences nationales specifiques |
| Royaume-Uni | G98 / G99 | Codes nationaux |
| Australie | AS/NZS 4777 | Exigences nationales strictes |
Le constructeur d'onduleur publie des certificats specifiques par pays et par classe de tension reseau (basse tension, moyenne tension). Le concepteur du systeme PV doit verifier l'alignement entre l'onduleur prevu et le grid code local avant l'installation finale.
Modes de defaillance attendus en exploitation
Section intitulée « Modes de defaillance attendus en exploitation »Les essais normatifs en laboratoire ne capturent qu'une partie de la degradation reelle en exploitation. L'experience de terrain revele des modes de defaillance recurrents, dont certains ont ete sous-testes a la qualification.
Degradation induite par le potentiel (PID)
Section intitulée « Degradation induite par le potentiel (PID) »La PID a ete identifiee industriellement vers 2010 et fait l'objet de la norme IEC 62804 depuis 2015. La premiere generation de modules deployee dans les centrales n'a pas subi d'essai PID, et certains sites ont enregistre des pertes de puissance de 20 a 30 pour cent apres 2 a 3 ans d'exploitation. La PID est aujourd'hui testee systematiquement, mais des cas residuels persistent sur les architectures bifaciales dont la procedure IEC 62804 est en evolution.
Snail trails (traces d'escargot)
Section intitulée « Snail trails (traces d'escargot) »Les snail trails sont des traces sombres apparaissant en face avant du module apres quelques mois d'exposition exterieure. Elles revelent des microfissures dans les cellules, mises en evidence par une reaction chimique entre l'encapsulant et l'argent des contacts avant. Elles n'affectent pas directement la puissance de sortie mais sont un indicateur precoce de fissuration cellulaire et de degradation progressive.
Points chauds et defaillance des diodes bypass
Section intitulée « Points chauds et defaillance des diodes bypass »Un point chaud apparait lorsqu'une cellule est ombragee ou defaillante pendant que le reste du string fait passer son courant. La cellule ombragee passe en polarisation inverse et dissipe la puissance produite par les autres, avec un echauffement local pouvant atteindre 150 a 200 deg C. Les diodes bypass doivent declencher et court-circuiter les cellules concernees. Une defaillance de diode bypass est une cause racine recurrente : la diode est sous-dimensionnee par rapport au courant reel, ou subit une degradation thermique acceleree.
Brunissement de l'encapsulant (decoloration EVA)
Section intitulée « Brunissement de l'encapsulant (decoloration EVA) »L'EVA (ethylene vinyl acetate) est l'encapsulant historique des modules PV. Il est sujet a un brunissement photochimique lent, particulierement visible en climat tropical et en haute altitude. Le brunissement reduit la transmittance lumineuse et provoque une perte de puissance progressive de l'ordre de 0,5 a 1 pour cent par an pour les modules les plus exposes. Les encapsulants alternatifs (POE, polyolefine) reduisent le brunissement mais soulevent d'autres questions de fiabilite.
Fissuration des backsheets polyamide
Section intitulée « Fissuration des backsheets polyamide »Entre 2010 et 2014, plusieurs fabricants de modules ont utilise un backsheet a base de polyamide (souvent designe PA ou PPE). Ces backsheets passent l'essai d'humidite chaude IEC 61215, mais presentent en climat reel apres 5 a 8 ans une fissuration, avec rupture du backsheet, perte d'isolement et risque de defaillance de securite electrique. Le phenomene a conduit a des rappels massifs et a un retour aux backsheets PVF (Tedlar) ou PVDF. La methode d'essai IEC 61215 a ete ajustee, mais la prudence est de mise sur les modules encore en stock fabriques durant cette periode.
Procedure pas-a-pas pour un nouveau module PV
Section intitulée « Procedure pas-a-pas pour un nouveau module PV »La sequence typique pour une industrialisation visant la certification internationale.
- Figer la nomenclature (bill of materials), en particulier cellules, encapsulant, backsheet, cadre, boitier de jonction, connecteurs, diodes. Tout changement implique de re-tester.
- Identifier la technologie (silicium cristallin, CdTe, a-Si, CIGS) pour selectionner la bonne sous-partie IEC 61215-1-x.
- Choisir la classe IEC 61730 du module (A, B, 0) en fonction du cas d'usage cible.
- Definir les environnements cibles (continental, cotier, agricole, alpin) pour planifier les essais complementaires : IEC 62804, IEC 61701, IEC 62716, IEC 62938.
- Definir la tension systeme (1000 V DC, 1500 V DC) qui conditionne la severite des essais IEC 61730 (tenue aux impulsions, isolation).
- Selectionner un laboratoire reconnu (TUV, VDE, UL, Intertek), souvent le meme laboratoire couvre IEC 61730 et IEC 61215 en une seule campagne.
- Planifier la campagne d'essai, compter 6 a 9 mois pour une sequence complete IEC 61730 plus IEC 61215 plus IEC 62804, sur un echantillon typique de 8 modules.
- Passer l'audit usine par le laboratoire pour la delivrance du certificat IEC (Initial Factory Inspection dans le schema IEC).
- Obtenir les certifications regionales selon les marches (UL 61730 pour les US, CQC pour la Chine, ALMM pour l'Inde, CEC pour l'Australie) en s'appuyant sur le socle IEC.
- Maintenir le certificat, re-essais tous les 5 ans pour les certificats IEC, inspections usine de suivi.
Pour les ordres de grandeur transverses par phase, voir calendrier de certification et couts de certification.
Pieges frequents
Section intitulée « Pieges frequents »| Piege | Consequence |
|---|---|
| Fissuration des backsheets polyamide (series 2010 a 2014) | Degradation massive prematuree sur site, rappel |
| Diode bypass sous-dimensionnee ou thermiquement fragile | Points chauds, degradation progressive de string |
| Echec d'essai d'isolation IEC 61730 sur module bifacial | Re-essai sur la face arriere, redesign du boitier de jonction double face |
| Modification de nomenclature sans re-essai | Certificat caduc en pratique sur la configuration modifiee |
| IEC 62804 non execute sur modules destines aux centrales | Degradation PID detectee en production, contentieux de performance |
| Module vendu sans IEC 61701 utilise dans projet cotier | Corrosion acceleree, exclusion contractuelle EPC |
| Puissance bifaciale publiee non alignee sur IEC TS 60904-1-2 | Rejet en appel d'offres, contentieux d'achat recurrent |
| Dommages de transit et stockage entre essai flash et mise en service | Puissance publiee non delivree en exploitation |
Pour aller plus loin
Section intitulée « Pour aller plus loin »- IEC 61010 securite des appareils de mesure et de laboratoire : norme de securite basse tension adjacente a la logique IEC 61730
- EN 60598 securite des luminaires LED : cadre normatif EN comparable pour des produits electriques connexes
- IEC 61000-4-8 immunite au champ magnetique a frequence reseau : essai CEM pertinent pour les onduleurs PV
- Calendrier de certification : ordres de grandeur transverses par phase
- Couts de certification : ordre de grandeur par schema
- Glossaire : definitions IEC 61730, IEC 61215, PID, IEC 62804, bifacial, MQT, MST
Sources et references
Section intitulée « Sources et references »Sources & références
- IEC 61730-1 Photovoltaic (PV) module safety qualification, Part 1, Requirements for construction , IEC webstore.iec.ch/publication/61770
- IEC 61730-2 Photovoltaic (PV) module safety qualification, Part 2, Requirements for testing , IEC webstore.iec.ch/publication/61771
- IEC 61215-1 Terrestrial photovoltaic (PV) modules, Design qualification and type approval, Part 1, Test requirements , IEC webstore.iec.ch/publication/68594
- IEC 62804-1 PID test methods for crystalline silicon PV modules , IEC webstore.iec.ch/publication/26796
- IEC 61853 PV module performance testing and energy rating , IEC webstore.iec.ch/publication/22536
- UL 61730 Photovoltaic (PV) module safety qualification , UL Solutions www.shopulstandards.com/ProductDetail.aspx?productId=UL61730
- IEC 62109-1 Safety of power converters for use in photovoltaic power systems , IEC webstore.iec.ch/publication/6470