Tout comprendre sur le fonctionnement des panneaux solaires

Les panneaux solaires fonctionnent grâce à l’effet photovoltaïque, captant l’énergie solaire pour la convertir en électricité. Voici les points clés à retenir :

• Les cellules photovoltaïques en silicium captent la lumière du soleil pour générer de l’électricité. Ensuite, l’onduleur transforme ce courant continu en courant alternatif, rendant l’électricité compatible avec les appareils domestiques et le réseau public.
• L’inclinaison, l’orientation et l’ensoleillement sont essentiels pour maximiser le rendement.
• L’électricité peut être autoconsommée pour réduire les factures ou vendue en surplus pour un revenu complémentaire.

Fonctionnement d’un panneau solaire

Le fonctionnement d’un panneau solaire repose sur l’effet photovoltaïque. Ce dernier a été découvert en 1839 par Edmond Becquerel. Il décrit la capacité du silicium à générer de l’électricité sous l’effet de la lumière du soleil. Les cellules photovoltaïques, principales composantes des panneaux solaires, utilisent ce phénomène pour capter le rayonnement solaire.

Le silicium, un matériau semi-conducteur, est essentiel pour les cellules photovoltaïques. Ce matériau peut capter les photons présents dans la lumière du soleil. Lorsqu’un photon touche une cellule en silicium, il libère un électron. Ce mouvement crée un courant électrique continu, prêt à être converti en courant alternatif grâce à un onduleur.

Il existe plusieurs types de panneaux solaires :

• Les panneaux monocristallins, composés de silicium cristallin pur, offrent un rendement élevé et un aspect esthétique.
• Les panneaux polycristallins, formés de cristaux multiples, sont plus abordables, mais légèrement moins performants.
• Les panneaux amorphes, fabriqués avec une fine couche de silicium, sont flexibles, mais leur rendement est inférieur.

La structure d’un panneau solaire

Les composants principaux du panneau solaire

Un panneau solaire se compose de plusieurs éléments pour produire de l’électricité. Le cadre, souvent en aluminium, entoure et protège l’ensemble du panneau. Celui-ci assure une stabilité et facilite la fixation sur les toits ou autres supports.

Les cellules photovoltaïques, faites principalement de silicium, captent la lumière et transforment l’énergie solaire en électricité. Elles sont le cœur du panneau solaire. Chaque panneau en contient plusieurs, organisées en modules pour optimiser la capture de l’énergie.

Une couche de verre recouvre les cellules. Elle protège des intempéries et des chocs tout en laissant passer la lumière. Le verre utilisé est souvent antireflet pour maximiser l’absorption des rayons du soleil.

Sous les cellules, une couche de plastique ou d’encapsulation isole et protège les composants internes. Elle empêche l’humidité d’endommager les cellules et contribue à la longévité du panneau.

Enfin, les connexions électriques, souvent en cuivre ou en argent, relient les cellules et permettent la circulation du courant électrique. Ces connexions sont essentielles pour le transport de l’électricité produite vers l’onduleur.

Cellules photovoltaïques : rôle et fonctionnement interne

Les cellules photovoltaïques jouent un rôle fondamental dans le panneau solaire. Elles sont composées d’un matériau semi-conducteur qui capte l’énergie des photons.

Les cellules sont organisées en deux couches, dopées respectivement de type N et de type P. La couche N contient un excès d’électrons, tandis que la couche P présente un déficit de ces mêmes charges. Ce dopage crée une différence de potentiel entre les deux couches, similaire au fonctionnement d’une pile.

Quand les photons du rayonnement solaire frappent les cellules, ils libèrent les électrons de la couche N. Ces derniers traversent ensuite la cellule pour rejoindre la couche P, créant ainsi un courant électrique continu.

Ce courant, produit par les électrons en mouvement, est ensuite acheminé vers l’onduleur pour être transformé en courant alternatif. Ce processus permet d’alimenter les appareils électriques du foyer ou de réinjecter l’énergie dans le réseau.

Le processus de conversion du courant continu en courant alternatif

Le rôle de l’onduleur dans une installation photovoltaïque

L’onduleur joue un rôle important dans une installation photovoltaïque. Il se charge de transformer le courant continu, produit par les cellules photovoltaïques, en courant alternatif. Ce dernier est indispensable, car il est compatible avec les appareils électriques domestiques et le réseau public. Sans onduleur, l’électricité générée par les panneaux solaires ne pourrait pas être utilisée dans la maison.

En plus de cette conversion, l’onduleur régule aussi la production d’énergie de l’installation, garantissant un fonctionnement optimal et sécurisé.

Les différents types d’onduleurs

Il existe plusieurs types d’onduleurs, chacun adapté à des besoins spécifiques :

• L’onduleur centralisé est le plus courant dans les grandes installations. Il convertit le courant continu de plusieurs panneaux solaires en une seule fois. Ce type d’onduleur est généralement moins coûteux. Cependant, si un panneau est ombragé ou tombe en panne, la production de l’ensemble de l’installation est affectée.
• Les micro-onduleurs, quant à eux, sont installés directement sous chaque panneau photovoltaïque. Ils convertissent le courant de chaque capteur solaire indépendamment. Cette indépendance permet de maintenir une production stable même si un panneau est partiellement ombragé. Le coût est toutefois plus élevé, car chaque capteur nécessite son propre micro-onduleur.
• Les optimiseurs de puissance représentent une solution hybride. Ils maximisent le rendement de chaque panneau photovoltaïque en ajustant la puissance avant de l’envoyer vers un onduleur central. Cette configuration améliore la production globale et offre une surveillance détaillée de chaque capteur. Cependant, l’installation de ces dispositifs augmente le coût global.

Optimisation de la production d’électricité solaire

Les paramètres influant sur le rendement

Plusieurs paramètres influencent le rendement d’une installation photovoltaïque. L’ensoleillement est le premier facteur : plus l’exposition au soleil est intense et régulière, plus la production d’électricité est élevée. L’inclinaison des panneaux joue aussi un rôle important. Un angle de 30° est souvent recommandé pour maximiser l’absorption des rayons solaires.

L’orientation des panneaux est également essentielle. Un positionnement plein sud permet une production optimale en captant le maximum de lumière du soleil. Enfin, l’ombrage est un paramètre à éviter. Des ombres d’arbres, de bâtiments ou d’autres obstacles limitent leur exposition à la lumière, et peuvent réduire le rendement des capteurs solaires.

Monocristallin et polycristallin : quelle différence ?

Les capteurs photovoltaïques peuvent être monocristallins ou polycristallins, avec des différences de performance.

• Les panneaux monocristallins sont fabriqués à partir d’un seul cristal de silicium. Cela leur confère un rendement élevé, souvent compris entre 18 % et 24 %. Ils sont également plus efficaces dans les zones à faible ensoleillement, même si leur coût est plus élevé.
• Les panneaux polycristallins, en revanche, sont constitués de plusieurs cristaux de silicium. Leur rendement est légèrement inférieur, entre 14 % et 18 %. Ils sont toutefois plus abordables et conviennent bien aux régions ensoleillées.

Ainsi, le choix entre monocristallin et polycristallin dépend des besoins énergétiques, du budget et des conditions d’ensoleillement du lieu d’installation.

Autoconsommation et vente de surplus

Les panneaux solaires permettent de produire sa propre électricité, offrant ainsi deux options principales d’utilisation : l’autoconsommation et la vente de surplus.

L’autoconsommation

L’autoconsommation consiste à utiliser directement l’électricité produite par vos panneaux solaires pour alimenter votre foyer. En consommant votre propre production, vous réduisez votre dépendance au réseau électrique.

Ce modèle permet de réaliser des économies importantes, souvent jusqu’à 50 % sur les coûts d’énergie. L’installation peut être optimisée par un système de batteries pour stocker l’énergie excédentaire et l’utiliser en période de faible ensoleillement. Avec l’autoconsommation, chaque kilowatt-heure produit et consommé réduit la consommation énergétique provenant du réseau public.

La vente de surplus et la revente totale

La vente de surplus est une option si vous produisez plus d’électricité que vous n’en consommez. L’excédent est alors injecté dans le réseau public et vendu à un tarif fixe, générant un revenu complémentaire. Ce modèle permet de rentabiliser l’installation solaire et de bénéficier d’un retour sur investissement.

En alternative, la revente totale consiste à vendre l’intégralité de l’électricité produite, sans autoconsommation. Cette solution était autrefois plus rentable, mais la tendance s’est inversée avec l’augmentation des tarifs d’électricité. Aujourd’hui, l’autoconsommation avec vente de surplus reste le choix privilégié. Elle combine, en effet, économies et revenus supplémentaires, tout en limitant la dépendance au réseau.

Guide et schéma d’installation de panneau solaire en pdf

Pour comprendre l’installation d’un panneau solaire, un guide détaillé accompagné de schémas est disponible en PDF. Ce tutoriel présente le fonctionnement des panneaux solaires, depuis la conversion des photons en électricité jusqu’à l’installation complète. À travers des illustrations, il explique les composants essentiels, comme les cellules photovoltaïques, le système de fixation et l’onduleur.

De plus, ce guide montre les deux méthodes de branchement des panneaux :

• En série pour augmenter la tension ;
• En parallèle pour accroître l’intensité.

Il propose également des schémas d’autoconsommation avec options de revente de surplus ou de stockage de l’électricité.