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Guide des panneaux photovoltaïques – GreenStyle

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Panneaux photovoltaïques : on découvre comment les panneaux solaires fonctionnent pour produire de l’énergie, les types disponibles sur le marché et les coûts.

On parle de plus en plus de l’installation de de panneaux photovoltaïques pour la production d’électricité. Non seulement à grande échelle, avec de grandes installations couvrant des hectares de terrain de panneaux solairesmais aussi pour un usage domestique. En effet, de plus en plus de familles installent cette solution sur le toit de leur maison pour faire des économies d’électricité et devenir presque autonomes en matière de production d’énergie.

Mais que sont les panneaux photovoltaïques et surtout comment fonctionnent-ils ? Bien qu’ils ne se soient répandus que ces dernières années, la technologie permettant de produire de l’énergie grâce au soleil existe depuis plusieurs décennies.

Il est également utile de rappeler que l’énergie solaire est une source renouvelable, et donc parfaitement compatible avec les objectifs de réduction des émissions de CO2 et autres polluants dus à la production d’énergie avec d’autres systèmes. Voici quelques conseils utiles.

Panneaux photovoltaïques : ce qu’ils sont

Panneaux solaires, campagne

Le terme de panneau photovoltaïque, ou plus simplement de panneau solaire, identifie un dispositif complexe capable de… transformer la lumière du soleil en l’électricité. Il s’agit donc d’une solution optoélectronique, c’est-à-dire capable de produire de l’énergie précisément en exploitant le rayonnement solaire.

Les panneaux photovoltaïques sont composés de plusieurs éléments, tous nécessaires pour assurer leur fonctionnement. Pour faire simple, dans un panneau classique on trouve :

  • Des cellules photovoltaïquessont l’élément de base de chaque panneau, qui en contient des dizaines, et sont l’élément réel capable de transformer la lumière du soleil en énergie ;
  • Les modulesLes cellules photovoltaïques individuelles produisent des niveaux réduits d’énergie et donc, afin de répondre aux besoins humains typiques, elles sont assemblées en modules. Les cellules sont placées côte à côte et reliées en surface par une grille, puis protégées par une couche supérieure de verre trempé ou de tedlar.

Comme nous l’avons déjà mentionné, cette structure est un exemple, pour identifier les principaux composants de chaque panneau photovoltaïque individuel. En réalité, pour la production de cellules et de modules, une structure beaucoup plus complexe est réalisée, composée de différentes laminations de différents matériaux. Quoi qu’il en soit, le composant le plus important des panneaux photovoltaïques est le silicium.

Une brève histoire du photovoltaïque

Comme nous l’avons déjà mentionné, bien qu’elle se soit répandue ces derniers temps, l’histoire du photovoltaïque est loin d’être récente. L’intuition est apparue au début des années 1800, lorsque Alexandre Edmond Becquerel remarque un léger flux électrique généré par certains métaux exposés au soleil. L'”effet photovoltaïque” a ainsi été découvert.

Quelques années plus tard, en 1883, Charles Fritz a fabriqué le premier panneau photovoltaïque, en combinant une couche de sélénium avec un film d’or. Le rendement était très faible, moins de 2 %, mais il confirmait la possibilité de produire de l’énergie en captant la lumière du soleil.

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Cependant, c’est dans les années 1950 et 1960 que la recherche a progressé à pas de géant, notamment grâce aux découvertes d’Albert Einstein quelques décennies plus tôt sur l’effet photoélectrique. Les premiers modules photovoltaïques commerciaux sont apparus sur le marché en 1963, grâce à l’initiative d’Albert Einstein.société japonaise Sharp.

Comment le soleil produit-il de l’énergie ?

Cellule photovoltaïque

Beaucoup se demanderont comment il est possible qu’un dispositif stationnaire, sans aucun élément mobile comme les turbines et les rotors, puisse produire de l’énergie. Le mérite en revient à la composition atomique de certains matériaux, bien que le processus soit vraiment difficile à comprendre.

Pour simplifier au maximum, on peut dire que certains minéraux – comme le silicium – sont sensibles à larayonnement solaire. Frappés par la lumière du soleil, leurs atomes voient un mouvement d’électrons qui, précisément parce qu’ils sont sollicités, produisent un flux de courant continu.

Il n’aura pas échappé à beaucoup comment, pour les activités humaines, plus de… courant électrique alternatif au lieu d’être continu. C’est précisément pour cette raison que le panneau solaire doit être raccordé à un onduleurc’est-à-dire un appareil capable de convertir précisément le courant continu en courant alternatif.

Types de panneaux photovoltaïques

Installation de panneaux photovoltaïques

Cependant, tous les panneaux photovoltaïques ne sont pas identiques, notamment parce que les technologie évolue rapidement, modifiant également l’efficacité des différentes solutions présentes et futures sur le marché. Mais quelles sont les principales technologies disponibles aujourd’hui ?

Monocristallin

Ce sont les panneaux les plus performants disponibles sur le marché, car ils sont capables d’atteindre un rendement proche de 20 %. En d’autres termes, ces modules sont capables de convertir 20 % de la lumière reçue en énergie électrique.

Il s’agit toutefois de la solution la plus coûteuse sur le marché car, pour atteindre cette haute performance, on utilise un processus très exigeant en main-d’œuvre qui consiste à obtenir chaque cellule individuelle à partir d’un seul cristal de silicium.

Polycristallin

Les panneaux photovoltaïques polycristallins sont en revanche les plus populaires sur le marché, car ils conservent un bon rendement – environ 16 % – pour un prix inférieur.

La différence avec le monocristallin ne se situe toutefois pas uniquement au niveau de la production d’électricité. Au lieu d’un cristal de silicium pur, ils sont fabriqués à partir d’un coulée de silicium fondu. Cela permet de réduire considérablement le temps de production et, par conséquent, les coûts.

Autres technologies

Il existe également d’autres types de panneaux photovoltaïques, moins courants, mais aujourd’hui de plus en plus intéressants, tant pour leurs progrès en matière de rendement que pour la variété de leurs tailles. Parmi les plus intéressants, on peut citer :

  • Modules à couche mincesont fabriqués en déposant une fine couche de matériaux semi-conducteurs sur une feuille de verre, pour les panneaux rigides, ou de plastique pour les panneaux flexibles. Cela offre une grande polyvalence, tant au niveau de la production que des applications : il est possible d’utiliser des panneaux incurvés, par exemple ;
  • Modules flexiblesGrâce à des technologies propriétaires telles que l’hétérojonction ou l’utilisation de silicium microsphérique, il est possible d’obtenir des panneaux entièrement flexibles. Cette solution présente un intérêt croissant pour l’intégration de systèmes photovoltaïques dans les appareils du quotidien, tels que les smartphones du futur.
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Stockage, coûts et rendement

Stockage de l'énergie solaire

Lorsqu’on parle de panneaux photovoltaïques, surtout au niveau domestique, on ne peut pas ignorer un certain nombre de facteurs. Le système de stockagepour stocker l’énergie produite, ainsi que le coûts et le performance.

L’importance des systèmes de stockage

Lorsque l’on pense au photovoltaïque pour produire sa propre énergie et alimenter sa maison, un fait échappe souvent à la plupart des gens : le soleil n’est pas présent 24 heures sur 24 sur 24 heures. Si les panneaux solaires ne sont pas frappés par les rayons du soleil, comme la nuit, la production d’énergie sera nulle. Et par mauvais temps, par exemple lorsque le ciel est particulièrement nuageux, la production d’énergie est très faible.

C’est pourquoi toute installation photovoltaïque doit être associée à un système de stockage. Il s’agit, en substance, de batteries qui te permettent de stocker l’énergie produite et de l’utiliser à ta guise, même la nuit ou les jours de mauvais temps. Le système de stockage est un investissement important lorsqu’on pense au photovoltaïque.

Les technologies les plus récentes se concentrent sur les batteries au lithiumLes piles au lithium sont très efficaces pour stocker et fournir de l’énergie, et sont généralement installées dans un endroit sûr de la maison – comme un sous-sol couvert ou une boîte spéciale. En effet, les piles au lithium sont très fragiles, ne doivent pas être exposées aux intempéries et, bien que dans de très rares cas, peuvent présenter un risque d’incendie.

Coûts et performances

Mais Combien ça coûte ? pour installer un système photovoltaïque domestique? Les tarifs varient d’un opérateur à l’autre et surtout de la disponibilité éventuelle de primes d’État. En général, les prix du marché parlent de 2500-3000 euros par kW installés, hors avantages éventuels. Par conséquent, pour un besoin commun de 3 kW, cela revient à 9 000 euros. Ce prix comprend les panneaux photovoltaïques, l’installation sur le toit, l’adaptation du système électrique et, dans la plupart des cas, l’installation de systèmes de stockage.

Et pour ce qui est de la performance, c’est-à-dire la capacité réelle à produire de l’énergie ? Cela dépend en grande partie de l’endroit où l’on se trouve, du nombre de jours d’ensoleillement moyen du lieu de résidence, et de la présence de poussière ou de pollution qui pourrait salir les panneaux sur le toit et les rendre moins efficaces. Pour simplifier, on peut obtenir un calcul approximatif en divisant la surface et la puissance par mille, puis en multipliant le résultat par 100 pour obtenir le pourcentage de rendement.