Composition et installation des panneaux solaires

Arthur Cougnet

Ingénieur
5/12/2022

Composition et fonctionnement d'un panneau solaire

Qu’est-ce qu’un panneau solaire ?

Un panneau solaire aussi appelé panneau photovoltaïque est un dispositif qui mesure en moyenne généralement 1m70 sur 1m, et qui convertit une partie du rayonnement solaire en énergie électrique. On distingue deux types de panneaux photovoltaïques. D’un côté les panneaux mono- et polycristallins, qui représente 90% du marché actuel, et de l’autre les panneaux à couche mince.

Panneaux monocristallins et polycristallins

Ces panneaux sont constitués de 60 à 120 cellules photovoltaïques, fabriquées à l’aide d’un matériau semi-conducteur : le silicium. C’est l’élément chimique le plus abondant sur terre après l’oxygène, on le trouve dans la croute terrestre, sous forme de sable ou de quartz. Le quartz, deuxième minéral le plus abondant sur terre.

Comment fabrique-t-on un panneau solaire monocristallin ou polycristallin ?

On commence par mélanger du sable ou du quartz avec du bois, et on porte ce mélange à très haute température 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 pour former des lingots, couper ces lingots en tranches plus fines qu’un cheveu, doper le silicium avec du Bore et du Phosphore et imprimer un circuit électrique sur la cellule. On obtient ainsi des cellules photovoltaïques d’une couleur bleu foncé unies pour les cellules monocristallines et des cellules ayant l’aspect d’une mosaïque pour les cellules polycristallines

Panneaux à couches minces

Ce type de panneaux regroupe lui-même plusieurs technologies. On va donc s’intéresser à la technologie CIGS qui est l’une des plus des répandues. Alors tout d’abord que signifie cette acronyme, CIGS signifie Cuivre Indium Galium Sélénium. Soit les éléments qui composent principalement ce type de panneaux. Que retenir de ce deuxième type panneaux ? Simplement qu’il devait révolutionner les énergies solaires en réduisant les couts de production. Mais les prix de fabrication des panneaux silicium ont tellement chuté que la technologie CIGS a perdu tout son intérêt.

Comment les panneaux photovoltaïques convertissent-ils les rayons du soleil en électricité ?

Enfaite, cette conversion est rendue possible grâce au silicium quoi compose les cellules. Comme toute la matière qui nous entoure, le silicium est constitué d’atomes et la particularité du silicium est que les électrons qui gravitent autour de ces atomes s’agitent dans tous les sens lorsqu’ils sont exposés aux rayons du soleil, ce qui génère une tension électrique.

Mais ceci n’est pas suffisant pour créer de l’électricité. Il faut forcer la circulation des électrons dans une 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 possède plus d’électrons que le silicium. Sur la couche inférieure de la cellule, on place des atomes de bore qui ont un déficit d’électrons.

Grace à cela, quand la lumière arrive sur les panneaux solaires, les électrons circulent de la couche supérieure à la couche inférieur de la cellule, ce qui créer un courant électrique.

Concrètement, la plupart des panneaux monocristallins ont un rendement entre 18 et 24%. Bien sûr, plus vos panneaux sont exposés aux rayons du soleil, plus ils produiront de l’électricité. Par conséquent, par temps nuageux ou enneigé, vos panneaux continueront de produire mais en moindre quantité que durant un beau jour d’été.

Cependant les panneaux solaires ne produisent pas du tout d’électricité pendant la nuit. Si vous le souhaitez, vous pouvez installer des batteries aux lithium qui stockeront l’électricité produite durant la journée pour vous la refournir pendant la nuit.

Maintenant, on va voir tous les éléments dont vous avez besoin pour votre installations solaire. Nous venons de la voir, les panneaux solaires génèrent de l’électricité lorsqu’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 du courant alternatif.


Alors comment faire ?

Il suffit d’ajouter un onduleur photovoltaïque qui convertit le courant continu en courant alternatif. Les panneaux solaires sont connectés à un ou plusieurs onduleurs puis à votre compteur électrique. Pour qu’un panneau solaire produise le plus d’électricité, il faut que celui-ci soit placé de manière optimale pour recevoir autant de lumière que possible. Avant de dimensionner une installation photovoltaïque, il faut prendre en compte différents facteurs. Il est nécessaire de prendre en compte la surface disponible pour déterminer la puissance maximale de l’installation à venir. L’orientation et l’inclinaison sont aussi à considérer pour maximiser la production d’électricité durant l’année.

Emplacement des panneaux solaires

La toiture est l’emplacement le plus répandu pour les installations privées et professionnels.
Il est possible d’intégrer les panneaux à la toiture ou de les placer sur la toiture.

Le premier choix consiste à remplacer une partie du revêtement de toiture par les panneaux.

Le principe du deuxième choix est d’installer les panneaux au-dessus de la toiture à l’aide d’un support. Les panneaux solaires peuvent aussi être placés en façade.
Cette technique est moins répandue en raison de son rendement de production qui est moindre que les installations sur toiture (30% de production en moins pour un même ensoleillement). De plus, les panneaux placés sur les façades seront susceptibles d’être plus influencés par les éléments extérieurs (arbres, voisinage) et leur ombrage.

Les bâtiments ne pouvant pas jouir d’une installation sur le toit ont la possibilité de poser leurs panneaux solaires au sol. Ce système est très facile à réaliser et peut être orientée de manière optimale. Cependant, il faut disposer d’un terrain large.

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