Qu'est-ce qu'un panneau photovoltaïque ?
Le panneau photovoltaïque est composé d'une multitude de cellules, constituées d’un matériau semi-conducteur, le silicium. La puissance du panneau est exprimée en Watt crête (Wc) et détermine sa capacité maximale à produire de l’électricité.
Le panneau solaire photovoltaïque produit un courant électrique continu, autrement dit un courant qui circule dans un seul sens, d’un pôle négatif à un pôle positif. Or, c’est un courant alternatif (qui circule dans un sens puis un autre) qui est utilisé dans votre foyer. Pour que l'électricité produite puisse être utilisée, il suffit simplement d'ajouter un nouvel élément à l'équation, l'onduleur, qui va convertir le courant obtenu.
Une fois l’électricité produite, elle peut être consommée directement par vos appareils et le surplus est réinjecté sur le réseau électrique.
Pour aller plus loin
Comment l'électricité est-elle produite par les panneaux solaires ?
Vous avez fait le choix d’équiper votre maison de panneaux photovoltaïques afin de produire et consommer votre propre électricité verte. Mais savez-vous quel est le principe de fonctionnement de vos panneaux ? Non ? Alors suivez le guide !
Tout d'abord il faut se rappeler que toute la matière qui nous entoure est composée d’atomes, eux-mêmes constitués de noyaux autour desquels gravitent les électrons, des particules de matière chargées négativement. La lumière est quant à elle composée de particules élémentaires transportant de l’énergie, appelées photons.
La lumière du soleil vient frapper les cellules photovoltaïques des panneaux
Les photons transmettent leur énergie aux électrons contenus dans les cellules
Les électrons sont libérés et circulent librement en produisant un courant électrique continu
L’onduleur convertit le courant continu en alternatif
A la base du fonctionnement de vos panneaux solaires il y a ce qu’on appelle “l’effet photovoltaïque” ou “effet photoélectrique”. Découvert en 1839 par le physicien Français Edmond Antoine Becquerel, il désigne la capacité de certains matériaux exposés à la lumière à produire un champ électrique. C’est le cas notamment du silicium.
Votre panneau photovoltaïque est donc composé de deux couches de cet élément, sous la forme des cellules photovoltaïques. Les deux couches sont reliées entre elles par des fils conducteurs. La couche supérieure a un surplus d'électron (N, pour négatif) et la couche inférieure a un déficit (P, pour positif). Ces bornes N et P permettent de créer une différence de potentiel électrique : c’est tout simplement le principe d’une pile. Ainsi, les électrons circulent dans un seul sens, de la borne N à P, on obtient donc un courant électrique !
C’est plus clair ? Alors maintenant concentrons-nous sur la cellule photovoltaïque, sans qui rien de tout cela ne serait possible.
Qu'est-ce qu'une cellule photovoltaïque ?
La cellule photovoltaïque a la capacité de capter l’énergie solaire afin de produire de l’électricité, mais comment est-elle conçue ?
Pour commencer, il faut se rappeler que pour obtenir de l’électricité à partir du soleil il nous faut un matériau semi-conducteur, en l’occurrence le silicium.
Le silicium, c'est quoi au juste ?
Bien qu’il soit présent à hauteur de 7 grammes dans le corps humain, cet élément est surtout au cœur du fonctionnement des cellules photovoltaïques de vos panneaux solaires. Sans lui, pas d'effet photovoltaïque et donc pas d’électricité ...
Puisqu’on ne peut le trouver à l’état naturel, on l’extrait de la silice (d’où son nom) que l’on trouve dans le sable ainsi que dans certains minerais comme le quartz sous forme de galets ou de gisements.
C’est cet élément qui est à la base de la composition du silicium et de la fabrication des cellules qui font fonctionner vos panneaux photovoltaïques.
Quel est le processus de fabrication des cellules photovoltaïques ?
La matière première utilisée afin de confectionner les cellules photovoltaïques (qui permettent aux panneaux solaires de fonctionner) est d’une grande pureté. Le processus de fabrication est en conséquence assez complexe et délicat :
Chauffe de la silice à 3000°, extraction, raffinage et purification à 99% du silicium
Solidification du silicium sous forme de lingots qui sont ensuite étirés
Cristallisation du matériau sous forme de plaques
Enfin, le processus final varie selon le type de panneau :
Le silicium monocristallin est obtenu depuis un lingot étiré, le processus est complexe.
Le polycristallin résulte d’un bloc de petits cristaux de silicium, formé à partir de la refonte des résidus et chutes des lingots du monocristallin. Le processus est simplifié et limite les pertes de matière première.
Voilà, maintenant on va pouvoir vous présenter rapidement ces deux types de panneaux, leurs avantages respectifs et leur fonctionnement.
Panneau monocristallin et panneau polycristallin, lequel choisir ?
Si tous les panneaux photovoltaïques, monocristallins comme polycristallins, fonctionnent de la même manière et produisent de l’électricité en captant la lumière du soleil, ils ont cependant quelques différences notables. Afin que votre installation photovoltaïque puisse répondre au mieux à vos besoins (esthétiques comme énergétiques), il est important de connaître ces différences et de faire le bon choix.
Panneau solaire monocristallin
Son rendement varie entre 18 et 24%
Il est très esthétique et discret avec un beau noir uniforme
Fonctionne tout aussi bien dans des zones géographiques au taux d’ensoleillement peu important
Coût légèrement plus élevé
Panneau solaire polycristallin
Son rendement varie entre 14 et 18%
Son habit de couleur bleu non homogène fait un peu moins l’unanimité
À privilégier dans les zones à fort taux d’ensoleillement
Tout cela est bien beau, mais sans un élément fondamental, l'onduleur, vous n'arriverez pas à utiliser l'électricité produite par vos panneaux photovoltaïques.
L’onduleur, comment ça marche ? Un prochain article vous expliquera.