Depuis le soleil à nos fils électriques
On entend parler de l’énergie solaire sur tous les médias en ce moment, mais vous êtes vous déjà demandé comment fonctionne un panneau solaire ? Comment les rayons solaires sont-ils transformés en électricité dans ces panneaux ?
Avantages du photovoltaïque
Commençons par voir ensemble une petite liste des avantages du photovoltaïque :
- L’écologie : Le photovoltaïque est basé sur un phénomène physique qui n’occasionne pas de retombée sur l’environnement. Pas d’émission de gaz, pas de combustion, pas de bruit ni d’odeur…
- Durée : Une installation photovoltaïque a aujourd’hui une durée de vie d’environ 30 ans durant lesquels le panneau va produire de l’électricité lorsqu’il sera exposé au soleil. Les panneaux solaires ne nécessitent aucune pièce mécanique ils ne demandent donc que très peu d’entretien et n’occasionnent que peu de pannes.
- Baisse de performances : Les matériaux utilisés pour construire les panneaux solaire sont solides et durables. Une baisse de rendement s’expliquera plutôt par une imperfection mineure de fabrication que par le vieillissement des panneaux. Les fabricants fournissent d’ailleurs une garantie de rendement pendant 30 ans.
- Faible coût : Hormis l’investissement de départ l’installation de panneaux solaires est très intéressante économiquement. En effet il est possible d’ensuite revendre l’électricité à EDF ou d’alimenter sa maison pour devenir autosuffisant énergétiquement. Dans le cas où vous choisissez de revendre l’électricité, votre investissement sera remboursé dans les 10 premières années et si vous choisissez l’autosuffisance vous réaliserez vos économies sur la facturé d’électricité directement.
- Une production de n’importe où : Le photovoltaïque permet de récolter l’énergie solaire de n’importe où sur terre, le facteur d’ensoleillement jour évidement mais c’est une différence de 1 pour 4 qui se fait ressentir au final.
- Modularité : Le photovoltaïque peut servir à de nombreux usages. On retrouve des cellules de quelques centimètres carrés sur des calculettes pour les alimenter en courant et on retrouve aussi des champs de plusieurs milliers de mètres carrés pour alimenter des foyers.
Transformer la lumière en énergie
L’effet photovoltaïque est un phénomène physique qui arrive lorsqu’un matériaux semi-conducteur est exposé à la lumière. L’un des matériaux semi-conducteurs les plus connus est le Silicium cristallin utilisé dans la grande majorité des installations photovoltaïques actuelles. Des nouveaux matériaux font cependant leur apparition promettant de meilleures performances/durée de vie/prix…
Comment ça marche ?
Les photons viennent percuter le silicium à la surface du panneau, cela provoque un transfert d’énergie des photons aux électrons des molécules de silicium. C’est l’effet photoélectrique, cet effet provoque l’excitation des électrons qui regagnent naturellement leur état stable en dégageant de la chaleur. On peut cependant détourner l’énergie superflue pour rendre aux atomes de silicium leur état stable, pour cela on va diriger l’électro dans une direction spécifique et ainsi provoquer un courant électrique.
Le courant créé est alors acheminé à travers le panneau où il s’additionne puis arrive dans le circuit de la maison ou au compteur EDF pour la revente.
Les cellules photovoltaïques
Les cellules photovoltaïques sont très fragiles à l’état brut, elles sont donc recouvertes d’une couche de protection pour éviter la casse par les intempéries. La cellule photovoltaïque est donc recouverte d’une couche de verre polymère renforcé dessus pour protéger la surface de la cellule. La partie inférieure est composée soit d’un polymère d’isolation ou aussi en verre renforcé. Le verre utilisé est très résistant et il pourra braver grêle et vents forts sans soucis.
Les panneaux utilisés habituellement sont des plaques rectangulaires qu’il est possible de monter en série ou en parallèle pour augmenter la puissance ou la tension jusqu’à une valeur désirée. La puissance d’une installation solaire photovoltaïque dépend donc de la qualité des panneaux, de leur surface et du nombre de panneaux utilisés dans le circuit.
La puissance crête
Lorsque les cellules photovoltaïques reçoivent de la lumière, elles commencent à émettre un courant électrique continu à une tension nominale, son intensité augmente en fonction de la quantité de lumière reçue. Lorsque cette puissance atteint sa valeur maximale on dit qu’elle atteint la “puissance crête”.
Cette puissance crête est une valeur qui sert à caractériser les cellules photovoltaïques. C’est la valeur maximale qu’une cellule va pouvoir produire dans des conditions optimales d’ensoleillement. Cette valeur a donc son importance et elle est extrêmement utile lors de l’établissement du devis pour prévoir le retour sur investissement du projet.
Techniquement la puissance délivrée par un module dépend du type de cellule utilisée, la quantité de lumière reçue, l’orientation mais aussi la température de la cellule. La puissance crête est donc un objectif inatteignable par les cellules, c’est plutôt un idéal de production proposé par les commerciaux. L’utilité principale n’est donc pas de prévoir une production précise mais plutôt de donner un ordre d’idée et de pouvoir comparer différents panneaux.
