Les panneaux photovoltaïques transforment le rayonnement solaire en électricité. Cette énergie est renouvelable et constitue un enjeu majeur dans le cadre de la transition énergétique. Vous souhaitez faire baisser vos factures d’électricité ? L’utilisation des capteurs solaires en autoconsommation est la solution à privilégier. Vous pouvez également revendre tout ou partie de l’énergie photovoltaïque produite. La recette vous permet d’amortir le coût d’installation. En 2017, au niveau mondial, la production d’énergie solaire photovoltaïque représente 1,7 % de la production d’électricité. Elle pourrait atteindre 16 % en 2050 selon l’Agence internationale de l’énergie. Vous projetez de produire de l’électricité verte chez vous et cherchez à tout savoir sur le fonctionnement d’un panneau photovoltaïque ? Voyez ce qui suit.
Quel est le fonctionnement d’un panneau photovoltaïque ?
Les capteurs solaires sont composés de cellules photovoltaïques. Comment ce dispositif réussit-il à produire de l’électricité ?
L’effet photoélectrique
Les cellules photovoltaïques constituent la base du système. La plupart de ces composants électroniques sont fabriqués en silicium, un matériau semi-conducteur. Ils permettent de transformer le rayonnement solaire en énergie photovoltaïque.
Mais comment ?
Grâce à l’effet photoélectrique découvert par Antoine Becquerel en 1839.
Il repose sur la réaction des matériaux semi-conducteurs au moment où ils entrent en contact avec le rayonnement solaire. Lorsque les photons contenus dans la lumière du soleil frappent à la surface des panneaux photovoltaïques, ils transmettent leur énergie aux électrons du silicium. Ces derniers se mettent alors en mouvement. Ce qui génère un courant électrique continu.
Il doit ensuite être transformé en courant alternatif avant d’être utilisé dans votre logement ou intégrer un réseau de distribution électrique. Cette conversion se fait grâce à un onduleur.
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Le kilowatt-crête ou kWc
Cette unité de mesure permet de comparer la performance des différents types de panneaux photovoltaïques. Elle est fournie par les fabricants et correspond à la puissance maximale que peut produire un panneau lorsque les conditions d’ensoleillement sont optimales.
Ne la confondez pas avec le kilowatt-heure ou kWh. Il représente la quantité d’électricité produite par le panneau photovoltaïque pendant un laps de temps donné.
Quel est le rendement des panneaux solaires ?
Le rendement d’un panneau photovoltaïque dépend de plusieurs facteurs.
Le rayonnement solaire
Toutes les régions ne sont pas égales en matière de rayonnement solaire. Il est utile d’en distinguer 3 types :
- Le rayonnement direct est le plus efficace. Les rayons du soleil frappent tout droit sur les panneaux photovoltaïques.
- Le rayonnement est indirect lorsque les rayons du soleil doivent traverser des obstacles comme les nuages ou la pollution.
- Le rayonnement réfléchi quant à lui tape d’abord une surface comme l’eau ou la neige avant d’être renvoyé sur les panneaux solaires.
Le rendement des panneaux photovoltaïques dépend de la quantité et de la qualité de l’ensoleillement. La production d’électricité réalisée par un panneau solaire ne sera pas la même selon qu’il est installé dans le nord ou le sud de la France.
Les onduleurs
Le fonctionnement d’un panneau photovoltaïque nécessite la présence d’un onduleur. Il transforme le courant continu produit par les panneaux photovoltaïques en courant alternatif pour être utilisable.
Il existe deux types d’onduleurs.
L’onduleur central prend en charge l’ensemble des panneaux solaires. Il doit être placé au plus près de votre installation. Ce matériel est économique et doit être favorisé lorsque les panneaux photovoltaïques bénéficient d’un ensoleillement homogène. Mais attention, avec l’onduleur central, lorsqu’un panneau est défectueux, toute l’installation est à l’arrêt.
Les micro-onduleurs prennent en charge un ou deux panneaux photovoltaïques et sont logés directement derrière eux. Ils sont indiqués lorsque l’orientation des panneaux est hétérogène ou lorsque votre installation subit des ombrages partiels. Avec les onduleurs miniatures, le dispositif continue à fonctionner même lorsqu’un des panneaux est défectueux. Ce système est plus onéreux que le précédent.
Les 3 types de panneaux photovoltaïques
Les panneaux solaires se diffèrent par la qualité du silicium utilisé pour la fabrication des cellules photovoltaïques.
Le panneau monocristallin. Ses cellules sont composées d’un seul bloc de silicium. Il se distingue par sa couleur noire. C’est le plus onéreux des panneaux photovoltaïques. Il produit également le meilleur rendement compris entre 16 et 24 %.
Le panneau polycristallin. Vous le reconnaissez par sa couleur bleu foncé. Ses cellules photovoltaïques sont fabriquées avec plusieurs cristaux de silicium. Son rendement est compris entre 14 et 18 %.
Le panneau amorphe. Il peut créer de l’électricité avec de la lumière artificielle. Léger et peu onéreux, son rendement est compris entre 5 et 7 %. Cette faible performance est due au fait que ses cellules photovoltaïques renferment très peu de silicium. Mais grâce à sa souplesse, il s’adapte à des supports à surface réduite comme une calculette.
Où peut-on installer des panneaux photovoltaïques ?
Vous souhaitez mettre en place des panneaux photovoltaïques sur votre maison ? Savez-vous que la condition idéale dans ce cas est de disposer d’un toit orienté vers le sud, dépourvu d’ombre et incliné à 30°.
Votre logement est en construction ? La pose des panneaux est intégrée dans le permis de construire. Pour une structure existante, une demande d’autorisation doit être déposée en mairie.
Quant aux modes d’installation, vous avez le choix entre 3 techniques.
- Les panneaux sont posés sur la charpente. Ils s’intègrent à la toiture et remplacent une partie des tuiles. Ce mode d’installation est plutôt onéreux, mais demeure pérenne dans le temps grâce aux nouveaux procédés concernant l’étanchéité.
- Les panneaux sont posés par-dessus la toiture. Cette méthode est la plus courante et coûte moins cher que la précédente.
- Vous disposez d’un grand terrain ? Il est possible dans ce cas d’installer les panneaux photovoltaïques au sol. Cette technique présente quelques inconvénients comme la présence de câbles apparents par exemple.
Quels sont les avantages des panneaux photovoltaïques ?
Le mode de fonctionnement d’un panneau photovoltaïque procure de nombreux avantages en matière d’écologie et d’économie.
- Vous disposez d’une énergie renouvelable et disponible à l’infini.
- Les émissions de gaz à effet de serre sont limitées.
- En autoconsommation, les panneaux solaires vous permettent de réduire vos factures d’énergies.
- Le surplus d’électricité générée peut être revendu à condition de raccorder votre installation au réseau.
- La mise en œuvre des capteurs photovoltaïques est simple.
- Les matériaux utilisés sont robustes.
- Il est possible de stocker l’énergie fabriquée par votre installation dans une batterie pour pallier une production d’électricité irrégulière.
Néanmoins, son utilisation présente certains inconvénients.
- Son recyclage n’est pas tout à fait au point.
- Le budget nécessaire à l’installation reste élevé.
- Le rendement des panneaux diminue avec le temps.
