Dossier : le photovoltaïque comment ça marche ?

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Dossier : le photovoltaïque comment ça marche ?

17 novembre 2018

Le photovoltaïque utilise l’énergie solaire pour produire de l’électricité. Comment marche le photovoltaïque ? Quelles sont les technologies en présence ? Tour d’horizon.

Le photovoltaïque ?

L’effet photovoltaïque découvert par Becquerel en 1839 repose sur la propriété de certains matériaux semi-conducteurs à générer de l’électricité quand ils reçoivent la lumière du soleil.  Parmi ces matériaux semi-conducteurs, le silicium est le plus utilisé dans la fabrication des cellules photovoltaïques.

En pratique, les photons de la lumière solaire transfèrent de l’énergie aux électrons du silicium qui se mettent en mouvement pour créer un courant électrique continu. Ce courant continu est collecté par une grille métallique et transformé en courant alternatif par un onduleur.

Ce processus naturel s’opère sans aucune intervention extérieure dès lors que le silicium est en contact avec les rayons du soleil.

Sachant que chaque cellule ne génère qu’une toute petite quantité d’électricité, chaque panneau solaire en compte un grand nombre, assemblées entre elles en série ou en parallèle pour former un module.

Chaque cellule est très fragile, c’est pourquoi elle est recouverte de couches successives. Afin de garantir une bonne longévité dans le temps (25 à 30 ans).

Les modules ont une surface variable de quelques centimètres carrés (batterie solaire de clôture, panneau photovoltaïque pour camping-car, etc) jusqu’à 3 m². Les modules standards les plus utilisés en France sur les bâtiments dénombrent 60 cellules pour une surface de 1,5 m².

Les panneaux photovoltaïques peuvent être :

  • intégrés au bâti, ils font alors partie intégrante de l’enveloppe de la maison (éléments de toiture ou de verrière, murs, bardage, etc).
  • non intégrés au bâti, ils sont fixés par-dessus l’enveloppe de la maison sur la toiture ou une toiture-terrasse. Ou encore, installés au sol dans le jardin.

Les différentes technologies du photovoltaïque

Le procédé photovoltaïque est exploité selon deux technologies : les technologies cristallines et les technologies couches minces. Un (ou plusieurs) onduleur transforme le courant continu en courant alternatif.

Les panneaux cristallins

La plupart des panneaux commercialisés sur le marché (85% du marché mondial) utilisent les technologies cristallines. Ces panneaux se composent de cellules peu épaisses (0,15 à 0,2 mm), connectées en série et encapsulées sous un verre protecteur.

Deux types de panneaux sont fabriqués sur la base de ces technologies :

  • les panneaux silicium multicristallin, qui affichent un rendement de conversion entre 13 à 15% ;
  • et les panneaux silicium monocristallin, qui affichent un rendement de conversion de 18%.

Les panneaux à couches minces

Plus fragiles et de moindre rendement, les panneaux photovoltaïques à couches minces sont fabriqués sur la base d’une couche extra mince (millièmes de mm) d’un ou plusieurs matériaux semi-conducteurs déposée sur un support en verre, en acier inoxydable, ou en matière plastique. Le rendement de conversion de ce type de panneaux, parmi lesquels les panneaux de type silicium amorphe, oscille entre 6 et 9%.

Bon à savoir : les modules photovoltaïques doivent être aux normes NF-EN-CEI 61215 (silicium cristallin et couches minces). Et aussi, NF-EN-CEI 61730 relative à la sûreté de fonctionnement des modules photovoltaïques.

L’onduleur pour exploiter le courant photovoltaïque produit

Les panneaux solaires produisent du courant continu qu’il faut transformer en courant alternatif comme celui distribuer sur le réseau. Cette transformation est réalisée par un onduleur qui se présente sous la forme d’un boîtier placé à proximité des panneaux.

Il existe deux grands types d’onduleurs :

  • Les onduleurs décentralisés : utilisés pour les installations hétérogènes ou de petites tailles, les onduleurs décentralisés gèrent soit chacun un module (micro-onduleurs). Ou aussi, une chaîne de modules branchés en série (onduleurs intermédiaires).
  • Les onduleurs centralisés : utilisés pour les installations de plus de 25kW, les onduleurs centralisés gèrent l’ensemble des modules d’un système.

En option, il est possible de raccorder les panneaux solaires à un système de batteries de stockage pour disposer d’électricité à tous moments de la journée.

A noter : l’installation de panneaux solaires photovoltaïques nécessite selon les cas, un permis de construire. Ou une demande préalable de travaux.

Les dossiers à venir :

Dossier : le photovoltaïque est-ce rentable ?

Dossier : quels sont les pièges du photovoltaïque ?



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