Le déploiement massif du photovoltaïque à l'échelle mondiale impose de répondre aux enjeux de fiabilité long terme, durabilité environnementale, soutenabilité économique et adaptation climatique. Les mécanismes de dégradation des panneaux photovoltaïques sont de plus en plus complexes, fortement dépendants des conditions environnementales locales (température, humidité, UV, poussières, événements climatiques extrêmes), et souvent gouvernés par des phénomènes localisés ou précoces difficilement détectables par les méthodes conventionnelles.
Les infrastructures de recherche jouent un rôle clé pour développer des outils de diagnostic avancés, produire des données de référence comparables entre sites et climats, et soutenir l'innovation méthodologique nécessaire à l'anticipation des défaillances et à l'allongement de la durée de vie des systèmes solaires. Améliorer leur coopération, harmoniser leurs pratiques et intégrer toujours d'avantage les dimensions climatiques, environnementales et socio-économiques sont des enjeux en Europe et à l'international.
Le projet CACTUS, financé par l'Union européenne dans le cadre d'Horizon Europe et coordonné par le CEA à l'INES, a été imaginé pour répondre à ces défis en amplifiant la coopération entre infrastructures de recherche dédiées au solaire photovoltaïque en Europe et en Amérique latine. Il cherchait également à exploiter le potentiel des très grandes infrastructures de recherche européennes comme le synchrotron et neutrons, et à développer des cadres communs pour l'évaluation de la durabilité et de la bancabilité. Il vient de s'achever après deux années intenses et enrichissantes à bien des points de vue.
Aller loin vers des diagnostics avancés pour l'étude des mécanismes précoces de dégradation avec des techniques disponibles au sein d'infrastructures de recherche de très grande échelle
Un résultat scientifique majeur du projet a été permis par l'accès aux infrastructures de recherche de très grande échelle, comme l'European Synchrotron Radiation Facility et l'Institut Laue-Langevin, pour l'étude non destructive de dispositifs photovoltaïques encapsulés, avec le CEA.
Des travaux pionniers ont démontré l'apport de techniques multimodales combinant cartographie « X-ray Beam Induced Current », l'imagerie de diffraction de Bragg, la micro-tomographie X, et la réflectométrie neutronique pour révéler des phénomènes de dégradation invisibles aux diagnostics électriques classiques. Ils préfigurent des études avancées à venir pour l'analyse de fiabilité photovoltaïque, avec un impact direct sur la compréhension des mécanismes de vieillissement et la bancabilité des technologies.
Structurer et harmoniser des jeux de données, mise en partage d'outils pour le diagnostic, une valeur ajoutée pour la fiabilité et l'exploitation des centrales
CACTUS a permis de structurer et d'harmoniser des jeux de données de monitoring outdoor multisites couvrant des climats désertiques, tropicaux, alpins, côtiers et tempérés. Ces données ont été mises à disposition sous la forme de data sets de référence pour la détection et le diagnostic de défauts, permettant d'évaluer et comparer des algorithmes de surveillance de performance, de dégradation et de maintenance prédictive.
Les données et outils numériques développés sont disponibles sur une plateforme publique https://zenodo.org/communities/101132182/records?q=&f=resource_type%3Adataset . (Fig. X1).
Fig. X1 : Exemples de tableaux de bord pour les données de monitoring photovoltaïque disponibles via la plateforme de données accessible publiquement développée dans le cadre de CACTUS.
Une attention particulière a été portée à la problématique de la salissure, facteur majeur de pertes de performance du solaire dans de nombreuses régions notamment arides et semi-arides (Fig. X2).
Fig. X2 : Aperçu de la campagne d'intercomparaison à long terme des équipements de test de salissures (soiling) dans le désert d'Atacama, dans le cadre de CACTUS.
Les partenaires du projet ont développé et consolidé des cadres méthodologiques partagés pour une évaluation cohérente combinant durabilité, performance économique et bancabilité des systèmes photovoltaïques.
Tenant compte explicitement des effets climatiques, des mécanismes de dégradation et des pratiques réelles d'exploitation, ils ont réalisé par exemple :
- L'analyse critique, la clarification et le rapprochement des approches d'analyse du cycle de vie appliquées au domaine photovoltaïque,
- Le développement d'outils d'aide à la décision combinant données de performance, hypothèses de dégradation, scénarios d'exploitation et paramètres économiques.
L'ensemble des travaux menés par le consortium a mis en lumière des éléments stratégiques et climato-spécifiques. Ils sont réunis dans un rapport et un Policy Brief, à destination des décideurs, mettant en évidence les conditions nécessaires à un déploiement fiable et durable du solaire photovoltaïque à l'échelle globale.
CACTUS a planté, enfin, des graines essentielles pour une coopération durable entre l'Europe et l'Amérique latine
Publications CACTUS clés :
o Advanced synchrotron X-ray and neutron techniques to reveal early-stage degradation mechanisms in PV devices (H. Lajoie, T. Gageot, J.A. Tsanakas, et al. EUPVSEC 2026)
o Fostering Collaboration of Research Infrastructures and Stakeholders in Europe and Latin America towards Climate-resilient PV Systems (J.A. Tsanakas, R. Couderc, D. Muñoz et al. EUPVSEC 2025)
Tool 3 - Environmental & Social LCA templates [Dataset]. Zenodo. https://doi.org/10.5281/zenodo.17901350
- Hybrid Data-Driven Modeling and Prediction of Photovoltaic Soiling Losses: Balancing Accuracy and Simplicity (J.A. Tsanakas, E. Pilat, et al., Solar RRL https://doi.org/10.1002/solr.202500576 )
- Assessment of soiling dynamics and cleaning efficiency for PV modules under different dust environments (J.A. Tsanakas, J.P. Rakotoniaina, et al., Solar RRL https://doi.org/10.1002/solr.202500792 )
- Soiling in the Atacama Desert: Impacts on solar performance and evaluation of cleaning techniques (D. Olivares, J. Montoya, A. Marzo, et al., Renewable Energy https://doi.org/10.1016/j.renene.2025.124815)
- A Tale of Two Dusts: Mimicking Site-Specific Soiling Dynamics and Cleaning Approaches for PV Plants (J. Montoya, J.A. Tsanakas, J.P. Rakotoniaina, et al., EUPVSEC 2025, 10.4229/EUPVSEC2025/4CO.8.4)
- Critical Review of Environmental LCA Methods and Their Representation of Current PV Market (C. Polacchi, A. Louwen, et al., EUPVSEC 2025 https://doi.org/10.5281/zenodo.18327038)
- Environmental performance of a 1 MW photovoltaic plant in the Atacama Desert: A life cycle assessment study (D. Soler, N. Gazbour, et al., Solar Energy. https://doi.org/10.1016/j.solener.2025.113454)