Le solaire photovoltaïque est la simple conversion de l’énergie lumineuse en énergie électrique grâce aux cellules de silicium des panneaux photovoltaïques.
Comment produire de l’électricité à partir du soleil ?
La production est basée sur le phénomène physique appelé « effet photovoltaïque », qui consiste principalement à transformer la lumière émise par le soleil en énergie électrique au moyen de dispositifs semi-conducteurs appelés cellules photovoltaïques. Ces cellules sont élaborées sur base de silicium pur (un éléments particulièrement abondant, composant principal du sable) avec addition d’impuretés de certains éléments chimiques (bore et phosphore), et sont capables de produire chacune un courant de 2 à 4 Ampères, à une tension de 0,46 à 0,48 Volts, en utilisant comme source le rayonnement solaire.
Les cellules sont montées en série sur les panneaux ou les modules solaires pour obtenir une tension adéquate. Une partie de la radiation fortuite est perdue par réflexion et une autre partie par transmission (elle traverse la cellule). Le reste est capable de faire sauter des électrons d’une couche à l’autre en créant un courant proportionnel à la radiation. La couche anti-reflets augmente l’efficacité de la cellule.
Des avantages considérables…
Par rapport aux autres sources renouvelables, le photovoltaïque offre des avantages particuliers :
- Exploitable pratiquement partout, la lumière du soleil est disponible dans le monde entier
- L’équipement de production peut presque toujours être installé à proximité du lieu de consommation, évitant ainsi les pertes en ligne
- Totalement modulable, la taille des installations peut être facilement ajustée selon les besoins ou les moyens
- Aucun mouvement, pas de pollution directe ou indirecte (effluents atmosphériques ou liquides, produits de nettoyage, risque d’accident physique, etc.) aucun déchet, aucune perturbation pour l’environnement de proximité
- La maintenance et les réparations sont réduites à presque rien pour la partie photovoltaïque et à peu de chose pour l’électronique associée.
Le quota moyen de recyclage d’un panneau solaire photovoltaïque est de 94,7 %. Une grande partie des constituants d’un panneau solaire ont ainsi une seconde vie.
Les différents types de panneaux solaires :
Il existe des panneaux solaires thermiques (cela fonctionne avec l’effet de serre, à eau ou à air) ou photovoltaïques. Dans les panneaux photovoltaïques, il y a plusieurs familles :
- Ceux composés de cellules en silicium monocristallin (très bon rendement 12 à 20% ; coût relativement élevé)
- Ceux composés de cellules en silicium polycristallin (bon rendement 11 à 15 % ; coût moins élevé que le monocristallin) ;
- Ceux sans silicium en couche mince CIS (bon rendement 9 à 11 %) ;
- Ceux composés de cellules de silicium amorphe en couche mince. Ce type de panneaux solaires à l’avantage de fonctionner avec un faible éclairage, il est également bon marché. Son rendement est assez faible par rapport aux panneaux solaires photovoltaïques monocristallin et polycristallin, entre 5 et 9 %. Ce type de panneaux solaires est de moins en moins utilisés.
La durée de vie d’un panneau solaire :
En tenant compte du fait que le panneau n’a pas de parties mobiles et que les cellules et les contacts sont enfermés dans une résine synthétique robuste, on obtient une excellente fiabilité associée à une longue durée de vie, de l’ordre de 30 ans et plus. De plus, le dysfonctionnement d’une cellule n’affecte pas le fonctionnement des autres cellules, et l’intensité et la tension produits peuvent facilement être adaptés en ajoutant ou en supprimant des cellules.
Pour aller plus loin, un tour d’horizon sur le vocabulaire :
Le silicium est un élément chimique naturel, le plus abondant sur notre planète après l’oxygène. Le sable, le verre sont faits de silicium. Sa disponibilité ne pose aucun problème. Ce qui est difficile et coûteux, c’est d’obtenir des cristaux de silicium de très grande pureté, les seuls utilisables pour fabriquer des cellules photovoltaïques.
La transition énergétique est l’ensemble des transformations du système de production, de distribution et de consommation d’énergie dans un but de réduire le recours aux énergies carbonées et diminuer son impact environnemental.
Un productible est une quantité d’énergie susceptible d’être produite. Il peut être exprimé par unité de temps (MWh/an) ou par unité de puissance et de temps (kWh/kW/an).
Un onduleur est un boitier transformant le courant continu produit par les panneaux, en courant alternatif compatible avec le réseau électrique et nos équipements électriques domestiques.
Un kilowatt-crête est la puissance d’un panneau solaire. Quand on donne le nombre de kWc d’un panneau solaire, on mesure la production maximale que peut délivrer le panneau solaire dans des conditions idéales, c’est-à-dire quand les rayons solaires arrivent sur le panneau avec un angle orthogonal. A nos latitudes, cela correspond un ensoleillement de 1000 watts/m², une température ambiante de 25°, une orientation au sud, une inclinaison d’environ 30° et une absence d’ombrage. La plupart des panneaux solaires ont aujourd’hui une puissance de 300Wc (watt-crête).
Comment savoir si une cellule de mon installation de panneaux solaires photovoltaïques est défectueuse et comment peut-on la remplacer ?
Un système de contrôle, en option, géré par un logiciel informatique, permet de contrôler le bon fonctionnement de chaque branche* des panneaux solaires photovoltaïques. L’intervention par un électricien qualifié est ainsi facilitée. Si la cellule photovoltaïque est défectueuse, son remplacement sera effectué par l’étancheur. Une assistance pourra être demandée au Pôle Technico-Commercial
* une branche représente un nombre de cellules photovoltaïques raccordées en série.
Où installer des panneaux solaires ?
Il est possible de mettre des panneaux à plusieurs endroits :
- Sur le toit, intégrés au bâti ;
- Sur le toit en surimposition. C’est la solution la plus courante, panneaux installés à quelques centimètres de la toiture en pente, sur des rails ;
- En auvent solaire : on crée une structure métallique orientée à 30° ;
- On peut le faire également sur un carport, en suiveur solaire (panneaux solaires mobiles qui adaptent leur orientation selon le soleil), sur le sol (panneaux solaires d’appoint)…
Le rendement :
Concernant le rendement, il varie en fonction de plusieurs critères:
- Sur le toit, intégrés au bâti ;
- Le niveau d’ensoleillement de votre maison
- L’orientation de votre maison
- L’inclinaison de votre toiture
- Les ombrages provenant des obstacles proches ou lointains
- Le type de cellules composant vos panneaux solaires
- La température
- La propreté de vos panneaux solaires
