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Comment fonctionnent les panneaux photovoltaïques ?

L’urgence climatique nous amène à repenser notre production et notre consommation d’énergie. C’est dans ce contexte de transition énergétique que les énergies renouvelables commencent progressivement à remplacer les énergies fossiles. Les panneaux solaires photovoltaïques, qui permettent de produire de l’électricité grâce à la lumière du soleil, commencent à se faire une place partout en France. Ce petit bijou de technologie vous permettra de devenir autonome en électricité. Cellules photovoltaïques, types de panneaux, différentes technologies utilisées, rendement, lisez ce guide et vous saurez tout sur sur le fonctionnement des panneaux solaires photovoltaïques !

Comment fonctionnent les panneaux photovoltaïques ?

Comment fonctionnent les panneaux photovoltaïques : l’importance des cellules photovoltaïques

En 1839, le physicien Antoine Becquerel découvre l’effet photovoltaïque. Avant d’en savoir plus sur comment fonctionnement les panneaux photovoltaïques, il est important de comprendre qu’il se constitue de cellules photovoltaïques. Dans la grande majorité des cas, ces cellules sont produites à partir de silicium cristallin, un matériau semi-conducteur. Nous verrons plus loin qu’il existe d’autres technologies que le silicium cristallin, même si celle-ci reste encore la plus utilisée dans le commerce.

Une fois votre panneau photovoltaïque installé, les rayons du soleil, qui se composent de photons, viennent percuter la surface des panneaux solaires photovoltaïques. Cette collision permet aux photons contenus dans le rayonnement solaire d’entrer en contact les électrons contenus dans le silicium. Les électrons, en récupérant l’énergie des photons, vont commencer à se mettre en mouvement ce qui va produire un courant électrique continu. Ce phénomène va ensuite se reproduire et s’ajouter pour chacune des cellules contenues sur le panneau.

Le processus ne s’arrête pas là, puisque pour alimenter votre logement en électricité, il faut ensuite transformer le courant électrique continu en courant électrique alternatif à l’aide d’un équipement électrique indispensable appelé onduleur compatible avec le réseau électrique domestique.

Maintenant que vous savez comment fonctionnent les panneaux photovoltaïques, intéresserons maintenant aux différentes technologies qu’il est possible d’utiliser.

Comment fonctionnent les panneaux photovoltaïques : les différentes technologies utilisées

Il est important de noter qu’il existe différents types de panneaux solaires : les panneaux solaires thermiques (production de chaleur), les panneaux solaires photovoltaïques (production d’électricité) et les panneaux solaires hybrides et aérovoltaïques (production de chaleur et d’électricité).

Dans cet article, nous nous intéressons à comment fonctionnent les panneaux photovoltaïques. Différentes technologies sont utilisées pour les systèmes photovoltaïques :

• Le silicium cristallin : c’est la technologie la plus ancienne et aujourd’hui encore la plus largement utilisée pour les panneaux solaires photovoltaïques. On distingue deux types de silicium cristallin : le monocristallin et le polycristallin. Un panneau solaire monocristallin consiste en un seul grand cristal, ce qui permet une efficacité plus élevée (18 à 21%). Le monocristallin est le panneau solaire ayant le  meilleur rendement. Cependant, il est plus cher que polycristallin, qui, comme son nom le suggère, est divisé en de nombreux petits cristaux. Le polycristallin, quant à lui,  procure un rendement plus faible (14 à 18%) mais il est à un meilleur prix. Les panneaux solaires monocristallins  

• Le silicium amorphe : cette technologie, plus rare, est dite “à couche mince” car les panneaux solaires amorphes sont composés d’une fine couche de silicium posée sur une surface amorphe comme le verre, l’acier ou encore le plastique. Bien que cette technologie apporte un rendement plus faible que le monocristallin et le polycristallin (10%), elle permet cependant, grâce à son processus innovant, de capter l’énergie solaire de zones faiblement éclairées. 

• Le cuivre/indium/gallium/sélénium (CIGS) : également considéré comme une technologie à couche mince, cette technique permet une très bonne absorption de la lumière. L’objectif est de déposer une très fine couche de cuivre, d’indium, de gallium et de sélénium sur un support en verre ou en plastique et de déposer des électrodes à l’avant et à l’arrière afin de collecter le courant. 

• Le tellure de cadmium (CdTe) : cette technologie est la seule technologie de couche mince peu coûteuse. Toutefois, la toxicité du cadmium est préoccupante pour l’environnement et l’opinion publique demeure sceptique au sujet de cette technologie. Dans une tentative de résoudre ce problème, les modules CdTe sont maintenant recyclés en fin de vie.

Maintenant que vous savez comment fonctionnent les panneaux photovoltaïques, penchons nous sur le rendement de ces panneaux.

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Comment fonctionnent les panneaux photovoltaïques : la question du rendement

Il faut savoir que la puissance électrique maximale produite par un panneau photovoltaïque dans des conditions optimales d’ensoleillement se nomme puissance crête et s’exprime en kilowatts-crêtes (Wc). Il est important de distinguer la puissance crête du taux de rendement. Le taux de rendement correspond au rapport entre l’énergie solaire reçue sur les panneaux et la quantité d’électricité produite directement utilisable pour alimenter votre logement en électricité.

Le taux de rendement dépend de nombreux facteurs. En effet, le même panneau photovoltaïque permet de produire de l’électricité à des niveaux très différents. Les principales causes de ces différents sont :    

• Le type de cellules photovoltaïques : comme nous l’avons évoqué précédemment, les rendements peuvent varier suivant le type de technologie utilisé ;

• La puissance du panneau en watts-crête ;

• Votre zone géographique : on parle ici de l’ensoleillement  de votre région ;

• L’inclinaison et l’orientation de votre toiture par rapport au soleil : par exemple, une orientation sud avec une inclinaison de 30° correspond à l’installation la mieux adaptée afin de minimiser les pertes énergétiques ;

• Les ombrages provenant d’obstacles : les panneaux solaires photovoltaïques sont très sensibles à l’ombre, l’ombrage d’une rangée de cellules peut rendre l’ensemble du module photovoltaïque inefficace ;

• La distance entre vos panneaux et votre onduleur : une distance importante peut induire des pertes énergétiques.

Même dans des conditions optimales, les électrons contenus dans le matériau semi-conducteur ne peuvent absorber qu’une quantité limitée de l’énergie apportée par les photons du rayonnement solaire. Des études ont prouvé qu’il sera impossible de dépasser un rendement de 35%

Alors si vous aussi vous souhaitez passer à une consommation d’électricité écoresponsable et réduire votre empreinte carbone, n’attendez plus et faites appel au Groupe Isoltoit ! 

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