Panneau photovoltaïque : fonctionnement de A à Z

Les panneaux solaires photovoltaïques convertissent la lumière du soleil en électricité via des cellules photovoltaïques en silicium. Ils permettent de produire de l’électricité verte et de réduire les factures énergétiques. Composés de cellules, de couches protectrices et d’un onduleur, ils transforment le courant continu en courant alternatif utilisable. L’électricité peut être autoconsommée ou injectée dans le réseau.

• Plusieurs facteurs influencent leur efficacité : ensoleillement, orientation, température, ombre et type de cellules.
• Il existe trois principaux types de panneaux : monocristallin (rendement élevé, coûteux), polycristallin (moins coûteux, bon rendement) et amorphe (flexible, rendement inférieur).
• Pour choisir un panneau solaire, il est important de considérer la marque, le type (monocristallin ou polycristallin), la puissance, le rendement et le lieu d’installation.

Un rendement élevé et une installation optimisée permettent de maximiser les avantages économiques et environnementaux des panneaux photovoltaïques.

Panneau solaire photovoltaïque : définition et composition

Qu’est-ce qu’un panneau solaire photovoltaïque ?

Un panneau solaire photovoltaïque est un dispositif permettant de produire de l’électricité à partir de l’énergie solaire. Il utilise l’effet photovoltaïque pour convertir les photons en électricité.

Les panneaux sont constitués de cellules photovoltaïques, qui sont des semi-conducteurs fabriqués principalement en silicium. Ces composantes captent la lumière du soleil et la transforment en courant continu. Les panneaux solaires photovoltaïques sont installés sur les toits, au sol ou sur des structures comme des pergolas et des carports.

Composition d’un panneau solaire photovoltaïque

Un panneau solaire photovoltaïque est composé des éléments suivants :

• Cellules photovoltaïques : elles constituent le cœur du panneau et sont fabriquées en silicium. Ce dernier est dopé avec des éléments comme le phosphore et le bore pour créer des couches de charges électriques opposées (positive et négative). Lorsqu’un photon frappe la cellule, il libère des électrons et crée ainsi un courant électrique.
• Couche EVA : cette couche en éthylène-acétate de vinyle sert à coller les cellules ensemble et à les protéger des éléments extérieurs et de la chaleur.
• Surface vitrée : le verre protège les cellules des intempéries et de la poussière.
• Câbles et onduleur : les câbles relient les cellules à l’onduleur, qui convertit le courant continu en courant alternatif utilisable dans les foyers.

Un panneau solaire photovoltaïque complet inclut également un cadre, souvent en aluminium. Ce dernier maintient toutes les couches ensemble et assure la durabilité de l’installation.

Comment fonctionne un panneau photovoltaïque ?

Le fonctionnement des panneaux solaires photovoltaïques repose sur un processus précis de conversion de la lumière en électricité. Ce processus comporte plusieurs étapes, depuis la capture de l’énergie solaire jusqu’à l’utilisation du courant électrique produit.

Conversion de la lumière en électricité

Un panneau solaire convertit la lumière du soleil en électricité grâce à l’effet photovoltaïque. Les photons, particules de lumière, frappent les cellules photovoltaïques, qui sont composées de silicium. Lorsque les photons touchent le silicium, ils libèrent des électrons. Ces derniers créent un courant électrique continu.

Le silicium est un semi-conducteur utilisé dans les cellules photovoltaïques. Lorsqu’un photon frappe une cellule, il arrache un électron de l’atome de silicium. Cet électron libre se déplace alors dans la structure du semi-conducteur.

Les cellules sont conçues avec deux couches : une couche positive et une couche négative. Les électrons libres se déplacent vers le niveau positif, créant ainsi un courant électrique. Ce processus est connu sous le nom d’effet photovoltaïque.

Transformation du courant continu en courant alternatif

Le courant électrique produit par les cellules photovoltaïques est du courant continu (CC). Celui-ci doit être converti en courant alternatif (CA) pour être utilisé dans les foyers et sur le réseau électrique. Cette conversion est réalisée par un onduleur solaire. Cet élément transforme le CC en CA en utilisant des transformateurs et des condensateurs. L’énergie alternée ainsi produite est compatible avec les appareils électriques domestiques et peut être injectée dans le réseau.

Utilisation de l’électricité produite

L’électricité produite par les panneaux solaires photovoltaïques peut être utilisée de deux manières : autoconsommée ou injectée dans le réseau. En autoconsommation, le courant électrique est utilisé directement sur place afin d’alimenter les appareils électriques du foyer. Lorsque la production dépasse la consommation, l’excédent peut être stocké dans des batteries ou injecté dans le réseau public. La revente de l’électricité au réseau est souvent plus avantageuse financièrement.

Facteurs influant sur la production d’électricité

Plusieurs facteurs influencent la production d’énergie électrique des panneaux solaires photovoltaïques :

• Ensoleillement : plus il y a de lumière solaire, plus la production d’électricité est élevée.
• Orientation et inclinaison : une orientation optimale et une inclinaison appropriée augmentent le rendement.
• Température : des températures élevées peuvent réduire l’efficacité des panneaux.
• Ombre et saleté : l’ombre et la saleté sur les panneaux peuvent réduire la quantité de lumière captée et donc la production de courant électrique.
• Type de cellules : les cellules monocristallines offrent généralement un meilleur rendement que les cellules polycristallines ou amorphes.

Optimiser ces facteurs permet d’améliorer la production d’énergie solaire et de maximiser les avantages économiques et environnementaux des installations photovoltaïques.

Quels sont les différents types de panneaux solaires ?

Il existe trois principaux types de panneaux solaires photovoltaïques, chacun ayant ses propres caractéristiques et avantages.

Le panneau solaire monocristallin

Ce type de panneau est composé d’un seul cristal de silicium pur. Il est reconnu pour son rendement élevé, pouvant atteindre entre 15 % et 24 % selon les modèles. Sa couleur est généralement noire, ce qui lui donne un aspect esthétique élégant. En raison de sa haute pureté et de son efficacité, le panneau monocristallin est souvent utilisé dans des espaces restreints. En effet, il produit plus d’électricité par mètre carré que les autres types de panneaux.

Cependant, le panneau monocristallin est plus coûteux, car son processus de fabrication est plus complexe. Il est également moins performant lorsque la température dépasse 25°C ou en cas d’ombrage partiel. Sa durée de vie est longue, souvent accompagnée d’une garantie pouvant aller jusqu’à 25 ans. Les panneaux monocristallins sont donc particulièrement adaptés pour des installations dans un espace limité et qui nécessite un rendement élevé.

Le panneau solaire polycristallin

Les panneaux polycristallins sont constitués de multiples cristaux de silicium, leur conférant une teinte bleutée distinctive. Leur rendement, un peu moins élevé que celui des panneaux monocristallins, varie entre 13 % et 18 %. Contrairement aux panneaux monocristallins, les polycristallins sont plus abordables en raison de leur procédé de fabrication moins coûteux. Ils sont dotés de cellules composées de nombreux petits cristaux, ce qui rend leur couleur moins uniforme.

Ces panneaux sont résistants aux variations de température. Ils sont plus performants dans des conditions climatiques variées. Bien que leur durée de vie soit légèrement inférieure à celle du monocristallin, ils restent durables. Ils sont souvent accompagnés de garanties de 20 à 25 ans. Les panneaux polycristallins représentent un bon compromis entre coût et performance.

Le panneau solaire amorphe

Le panneau solaire amorphe, ou à couche mince, utilise une fine couche de silicium non cristallin déposée sur un substrat souple. Ce dernier peut être en verre, en acier ou en plastique. Ce type de panneau est moins coûteux à produire en raison de la faible quantité de silicium utilisée. Celle-ci représente seulement 1 % de la quantité utilisée pour les panneaux cristallins. Sa flexibilité permet des applications variées, telles que des panneaux pliables ou souples.

Le rendement des panneaux amorphes est plus faible, généralement entre 5 % et 9 %. Les panneaux amorphes nécessitent une surface d’installation plus grande pour produire la même quantité d’électricité que les deux autres types de panneaux. Cependant, ils fonctionnent bien même avec une faible luminosité et ne sont pas affectés par les variations de température. Ils sont adaptés à des environnements variés.

Les panneaux amorphes représentent environ 10 % du marché en raison de leur rendement inférieur. Toutefois, leur coût réduit et leur flexibilité en font une option unique pour certaines applications spécifiques. Leur durée de vie est également plus courte, avec des garanties allant généralement de 10 à 15 ans.

Quel type de panneau solaire choisir ?

Vous avez envie de passer au vert, mais vous ne savez pas quel type de panneau solaire choisir ? Voici quelques conseils pour vous guider dans votre choix.

Choisir une marque de qualité

Avant de choisir un panneau solaire, la première chose à faire est de trouver une marque fiable. L’entreprise doit avoir une bonne notoriété et être reconnue sur le marché. Certes, les panneaux solaires de marque sont plus coûteux à l’achat. Cependant, ils sont de grande qualité et durables

Monocristallin ou polycristallin, lequel choisir ?

Le panneau solaire monocristallin est le plus prisé. En effet, cet équipement est fiable et peut durer jusqu’à 25 ans. Grâce à sa puissance, il offre un rendement élevé et peut même fonctionner par faible ensoleillement. Il peut alors générer plus d’électricité. Cela permet d’obtenir un retour sur investissement rapide après son installation.

Le panneau solaire polycristallin présente également des avantages. Sa durée de vie est plus longue, soit 30 ans environ. Son rendement est légèrement inférieur à celui du monocristallin. Cependant, la différence entre les deux équipements est très minime dans les régions les plus ensoleillées où le polycristallin serait le mieux adapté.

Choisir en fonction de la puissance du panneau solaire

La puissance crête des panneaux photovoltaïques fournit une référence standardisée pour comparer diverses marques et technologies. Cependant, ces chiffres sont indicatifs et obtenus dans des conditions idéales d’ensoleillement. Utiliser un simulateur d’économies d’énergie peut vous aider à identifier le panneau solaire le mieux adapté à vos besoins.

Pour choisir le bon panneau solaire, il est essentiel de faire le point sur vos besoins énergétiques et de prendre en compte les éléments suivants :

• Le type et le nombre d’équipements à approvisionner.
• La puissance des appareils (indiquée en W ou kW sur leur étiquette énergétique).
• La durée d’utilisation par jour (en heure).
• Les autres besoins tels que la production d’eau chaude, l’utilisation de plaque de cuisson, etc.

Ces informations vous permettront de déterminer vos besoins énergétiques annuels en kWh et de connaître la puissance et le nombre de panneaux solaires nécessaires à installer.

Le rendement des panneaux solaires photovoltaïques

Un panneau solaire avec un rendement élevé produit davantage d’électricité. Ainsi, il est important de privilégier les panneaux qui offrent un rendement supérieur. Les panneaux photovoltaïques monocristallins présentent un rendement de 16 à 24 %. Bien qu’ils soient plus coûteux, leur efficacité permet de réduire la taille de l’installation. De plus, les économies générées permettent de rentabiliser rapidement l’investissement.

Tenir compte de votre lieu de résidence et de votre environnement

Un panneau solaire a besoin de la lumière du soleil pour fonctionner. Ainsi, votre lieu d’habitation détermine le panneau solaire qu’il vous faut. Il est essentiel de connaître le taux d’ensoleillement de votre lieu d’habitation pour définir le dimensionnement de votre installation.

L’inclinaison des panneaux solaires joue également un rôle important. Afin d’optimiser leur performance, les panneaux doivent être installés sur le toit avec une inclinaison de 30° environ.

L’environnement de votre logement est également un facteur crucial à prendre en compte pour l’installation de vos panneaux. Si votre maison est entourée de végétation ou se trouve à l’ombre d’autres bâtiments, l’efficacité de votre installation sera réduite.