Notre guide sur les panneaux solaires : définition, fonctionnement & plus
Les panneaux solaires, ça vous dit quelque chose ? Ce sont ces plaques noires que l’on voit de plus en plus sur les toits de maisons, et qui produisent de l'électricité verte. A côté de l’aspect durable, les panneaux solaires permettent aussi de réduire les factures d’électricité de leurs propriétaires. Ça vous intéresse ? Dans ce cas, lisez notre guide sur les panneaux solaires…
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Qu’est-ce qu’un panneau solaire ?
Un panneau solaire est un dispositif mesurant environ 1,7 m de hauteur pour 1 m de largeur, et permettant de transformer le rayonnement solaire en électricité.
Chaque panneau, aussi appelé “module”, est composé de cellules photovoltaïques fabriquées à partir du silicium. Le silicium est un matériau semi-conducteur qui va réagir avec les photons présents dans les rayons du soleil pour produire un courant électrique (que l’on va mesurer en kilowatt-heure, abrégé kWh). C’est que l’on appelle l’effet photovoltaïque. Notons au passage qu’il a été découvert au XIXème siècle par un Français : Edmond Becquerel.
Il existe aujourd’hui deux principaux types de panneaux solaires:
- D’un côté, les panneaux monocristallins et polycristallins qui sont fabriqués à base de silicium et représentent plus de 90 % du marché actuel ;
- Et de l’autre, les panneaux à couches minces.
Quelle différence y a-t-il entre les panneaux solaires et les panneaux photovoltaïques ?
Les termes panneaux solaires et panneaux photovoltaïques sont souvent utilisés comme synonymes pour désigner les modules posés sur les toits pour produire de l'électricité. Ceci n’est pas complètement correct.
En effet, le nom panneau solaire désigne l’ensemble des technologies qui permettent de transformer l’énergie solaire en électricité ou en chaleur. On fait la différence entre les panneaux solaires photovoltaïques (fabrication d'électricité) et les panneaux solaires thermiques (fabrication d’eau chaude).
Néanmoins, le terme panneaux solaires fait normalement référence au panneaux solaires photovoltaïque et le terme de panneaux photovoltaïque et une abréviation de ce terme. Dans la langue courante ces deux termes peuvent donc être utilisés pour définir les panneaux solaires photovoltaïques.
Des questions ?Panneaux solaires monocristallins et polycristallins à base de silicium
Les panneaux monocristallins et polycristallins sont généralement composés de 60 à 120 cellules photovoltaïques, fabriquées à partir d’un matériau semi-conducteur appelé le silicium. Alors ce nom ne vous évoque peut-être rien, mais retenez simplement que c’est l’élément chimique le plus abondant sur terre après l’oxygène, puisqu’il compose environ 27 % de la croûte terrestre. On le trouve notamment sous forme de sable ou de quartz.
Pour la fabrication de panneaux photovoltaïque monocristallins ou polycristallins, on commence par mélanger du sable (ou du quartz) avec du bois, et on porte ce mélange à très haute température (environ 3000° C) afin d’obtenir du silicium. Mais à ce stade, le silicium n’est pas encore prêt à entrer dans la fabrication d’un panneau. Il faut encore :
- Le purifier chimiquement ;
- Le cuire à nouveau à environ 1 450° pour former des lingots ;
- Couper ces lingots en tranches plus fines qu’un cheveu (appelées “wafers”) ;
- Doper le silicium avec du phosphore et du bore ;
- Et imprimer un circuit électrique sur la cellule.
Une fois toutes ces étapes réalisées, on obtient :
- Des cellules monocristallines d’une couleur bleu foncé uni, composées d’un cristal de silicium unique qui permet d’obtenir des panneaux solaires bénéficiant de rendements souvent supérieurs à 20 %.
- Et des cellules polycristallines de couleur bleue non homogène, composées à partir de chutes de plusieurs morceaux de silicium qui permettent d’obtenir des panneaux solaires photovoltaïques bénéficiant de rendements de 14 à 18 % en moyenne.
Panneaux solaires à couches minces
Une chose à savoir sur les panneaux solaires à couches minces, c’est qu’il regroupe lui-même plusieurs technologies. Aujourd’hui, nous allons voir la technologie CIGS, qui est la plus répandue parmi les panneaux à couches minces. CGIS signifie “Cuivre, Indium, Gallium et Sélénium”, soit les principaux éléments qui composent ce type de panneau.
La technologie CIGS devait révolutionner le solaire en réduisant les coûts de production, mais les prix de fabrication des panneaux au silicium ont tellement chuté que l’on s’est peu à peu désintéressés de cette technologie. De plus, ce genre de panneaux est plutôt destiné à un usage dans des lieux particulièrement chauds, comme dans le désert par exemple.
Bref, si vous ne devez retenir qu’une seule chose, c’est qu’aujourd’hui, presque tous les panneaux sont fabriqués à partir de silicium.
Comment fonctionne un panneau photovoltaïque ?
Comment les panneaux photovoltaïques convertissent-ils les rayons du soleil en électricité ? Tout se passe au niveau de la cellule photovoltaïque. Souvenez-vous, que la cellule est fabriquée à partir d’un semi-conducteur : le silicium. Comme tout semi-conducteur, il est capable de générer un courant électrique. Comment ? Les électrons qui gravitent autour des atomes de silicium s’agitent dans tous les sens lorsqu’ils sont exposés à la lumière, ce qui génère une tension électrique.
Mais ce n’est pas suffisant pour créer de l’électricité. Pour cela, il faut forcer la circulation des électrons dans un sens bien précis. On va donc créer un surplus d’électrons sur la couche supérieure de la cellule, en la dopant avec des atomes de phosphore qui possèdent plus d’électrons que le silicium. Et sur la couche inférieure de la cellule, on place des atomes de bore, qui ont un déficit d’électrons.
Grâce à ça, quand la lumière arrive sur les panneaux solaires, les électrons circulent de la couche supérieure à la couche inférieure de la cellule, ce qui crée un courant électrique. Bien sûr, plus vos panneaux sont exposés aux rayons du soleil, plus ils produisent d’électricité. Donc par temps nuageux ou enneigé, vos panneaux continuent de produire mais en moins grande quantité que durant un beau jour d’été par exemple.
Par contre, les panneaux solaires photovoltaïque ne produisent pas du tout d’électricité durant la nuit, mais si vous le souhaitez, vous pouvez stocker l’électricité que vous avez produite la journée dans des batteries.
Combien de panneaux solaires pour atteindre 3 kWc / 6 kWc/ 9 kWc?
Aujourd’hui, il faut environ :
- 8 panneaux solaires pour atteindre une puissance de 3 kWc ;
- 16 panneaux photovoltaïques pour atteindre 6 kWc ;
- Et 24 panneaux solaires pour atteindre 9 kWc.
Comment fonctionne un système de panneaux solaires ?
Pour produire de l'électricité avec des panneaux solaires, il ne suffit pas de brancher des modules sur son compteur électrique. Une installation solaire est composée de bien plus d’éléments que les panneaux solaires photovoltaïques. Il faut en plus :
- Un onduleur ou plusieurs micro-onduleurs ;
- Une structure de montage ;
- Un coffret électrique ;
- Et du câblage ;
Nous venons de le voir, les panneaux solaires génèrent de l’électricité quand ils sont exposés à la lumière. Mais pour être tout à fait précis, ils produisent un courant continu. Or, votre maison et le réseau électrique utilisent un courant alternatif. Alors, comment faire ? En fait c’est très simple : il suffit d’ajouter un onduleur photovoltaïque, qui convertit le courant continu en courant alternatif.
La structure de montage, le coffret électrique et le câblage vous permettent ensuite de positionner correctement vos panneaux photovoltaïques et de consommer votre électricité en toute sécurité. Vous pouvez également ajouter une application pour suivre en temps réel la production de votre installation solaire et la consommation de votre habitation.
En savoir plus !
Vous voulez en savoir plus sur le photovoltaïque ? Dans ce cas là, lisez notre article dur comment se déroule l'installation du système.
3 questions, 3 réponses sur la fabrication, la durée de vie, et le recyclage de panneaux solaires
La fabrication d’un panneau solaire nécessite-t-elle des terres rares ? La réponse est simple : non. En effet, les panneaux solaires photovoltaïques sont constitués de silicium cristallin (un matériau qu’on trouve dans le sable ou encore le quartz), d’aluminium, de caoutchouc, de verre, d’argent, de bore et de phosphore. Or, l’argent, le bore et le phosphore, bien que présents en quantités assez limitées, ne sont pas des terres rares.
De nombreuses personnes mal informées prétendent sur les réseaux sociaux que les panneaux photovoltaïques ont une durée de vie de 10 ans. Or c’est totalement faux. En fait, les professionnels du solaire estiment maintenant que la durée de vie d’un panneau solaire est d’une quarantaine d’années. Et voici 3 arguments pour appuyer ce propos :
- Les panneaux solaires bénéficient d’une garantie produit comprise entre 12 et 30 ans (en fonction de la marque) ;
- Ils profitent également d’une garantie linéaire de production d’électricité qui vous assure que le panneau ne produira pas moins de 80 ou 85 % au bout de 20 ou 25 ans ;
- Enfin, et à titre d’exemple, la première installation photovoltaïque raccordée au réseau en Europe est toujours en activité après 35 ans, et a encore d’excellents rendements.
Les panneaux solaires sont-ils recyclables ? Maîtrise-t-on vraiment le recyclage d’un panneau solaire ? Voilà des questions qui font encore couler beaucoup d’encre (en particulier sur les réseaux sociaux). Heureusement, il existe une réponse claire et définitive. Oui, les panneaux solaires sont presque intégralement recyclables.