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Modules solaires » Indispensables pour les énergies renouvelables
Outre les éoliennes, les systèmes photovoltaïques constituent un des piliers de la révolution énergétique. On trouve ainsi des panneaux solaires sur de plus en plus de bâtiments. Découvrez dans notre guide comment fonctionne une cellule solaire et quels sont les différents types.
Une seule cellule solaire ne produit que peu d'électricité. Pour générer une puissance notable, il est donc nécessaire d'utiliser un grand nombre de cellules. C'est précisément le cas d'un module solaire :
Il se compose de plusieurs cellules solaires montées sur un cadre et connectées soit en série, soit en parallèle. Un recouvrement en verre résistant aux intempéries protège les cellules des influences extérieures.
L'avantage de cette solution est évident : l'installation d'un module PV peut se faire beaucoup plus rapidement que si toutes les cellules devaient être raccordées individuellement.
Un module solaire est bien plus qu'une simple juxtaposition de cellules solaires individuelles. Pour les protéger de l'humidité, un film plastique est placé à l'arrière des cellules, tandis que la partie supérieure est recouverte d'un film hautement transparent en éthylène-acétate de vinyle (EVA).
Une vitre en verre de sécurité offre une protection contre les chocs. La stabilité nécessaire du module est assurée par un cadre robuste en aluminium, qui est en outre pourvu d'une bande d'étanchéité.
1 Lumière du soleil ; 2 Électrode négative ; 3 Silicium à dopage négatif ; 4 Couche limite ; 5 Silicium à dopage positif ; 6 Électrode positive ; 7 Consommateur (lampe à incandescence)
Les cellules d'un module solaire sont généralement composées de silicium. Plus précisément, une cellule solaire se compose d'une couche de silicium dopée négativement et d'une couche de silicium dopée positivement. Dopée signifie qu'il y a une impureté ciblée avec des atomes étrangers comme le bore ou le phosphore.
La transition entre les deux couches s'appelle la couche limite ou la transition p-n. La différence de dopage entre les deux couches de silicium a pour conséquence que les protons s'accumulent d'un côté et les photons de l'autre.
Ainsi, un pôle positif et un pôle négatif se forment dans la cellule solaire. Lorsque le module solaire est exposé à la lumière du soleil, des électrons sont libérés dans le silicium et le courant circule.
Modules polycristallins
Les modules polycristallins sont moulés à partir de silicium. Ce procédé de fabrication est bon marché et a fait ses preuves depuis longtemps. Cependant, les modules polycristallins ont un rendement plus faible que les modules monocristallins. Il faut donc plus de surface pour atteindre la puissance souhaitée.
Modules photovoltaïques monocristallins
Les modules photovoltaïques monocristallins sont également fabriqués à partir de silicium. Toutefois, ils ne sont pas coulés, mais découpés dans des barres de grande pureté. Ils ont un rendement plus élevé et nécessitent donc moins de surface pour une puissance donnée. Ce procédé de fabrication a également fait ses preuves depuis de nombreuses années et les modules photovoltaïques monocristallins peuvent en outre être fabriqués en différentes couleurs. Le seul inconvénient de tels modules solaires réside dans leur coût plus élevé.
Modules à couche mince
Les modules à couches minces sont fabriqués à partir de silicium amorphe. Toutefois, il existe également des cellules fabriquées à partir d'autres matériaux semi-conducteurs. Elles se composent d'un matériau de support sur lequel une couche très fine de matériau semi-conducteur est déposée par évaporation. Il est ainsi possible de produire des modules solaires particulièrement fins qui, grâce à la flexibilité du matériau de support, sont flexibles jusqu'à un certain point. Les modules à couche mince peuvent être produits à bas prix, ne nécessitent que peu de matières premières et présentent une résistance élevée à la température. Cependant, ils n'ont qu'un faible rendement, ce qui les rend plutôt adaptés aux installations solaires de grande surface. A cela s'ajoute le fait que les cellules solaires amorphes doivent s'attendre à une forte dégradation initiale.
Il faut d'abord déterminer la surface de l'installation solaire. Cela permet de calculer la taille que peuvent avoir les différents modules. Moins il y a de place disponible, plus le rendement des modules solaires devrait être élevé.
Vous devez ensuite décider de la quantité d'électricité que l'installation photovoltaïque doit produire. Dans ce contexte, il faut faire attention à la puissance et à la tension nominale des différents modules lors de l'achat.
Si l'installation photovoltaïque doit être installée sur le toit, il convient de calculer au préalable la statique, en particulier pour les bâtiments anciens afin de garantir une capacité de charge suffisante.
Conseil pratique : Assurer une protection suffisante contre l'humidité
Les cellules solaires d'un module doivent être protégées de l'humidité. Lors du montage d'une installation photovoltaïque, il ne faut donc jamais percer de trous dans le cadre du module. Dans le cas contraire, l'humidité qui s'infiltre peut entraîner des dommages irréparables sur l'ensemble du module.
Bon à savoir : Utiliser le calculateur solaire !
Dans notre guide relatif au calculateur solaire, nous expliquons précisément comment fonctionne le dimensionnement d'une installation solaire. Vous y trouverez également notre planificateur d'installation solaire, dans lequel vous pouvez saisir vos propres valeurs et ensuite découvrir les produits adaptés à vos besoins.
Quel est le rendement des différents types de cellules solaires ?
Les meilleures cellules solaires monocristallines présentent aujourd'hui un rendement compris entre 14 et 22 %. Pour les cellules polycristallines, ce taux est de 12 à 16 % tandis que les cellules amorphes atteignent environ 10 %.
Que signifie la dégradation d'une installation solaire ?
Par dégradation, on entend le vieillissement des cellules solaires et la diminution des performances qui en découle. Une dégradation de 0,5 % par an est souvent prise en compte. Cela signifierait qu'une installation solaire présente une perte de puissance de 5 % au bout de 10 ans.
Quelle est la durée de vie d'une installation solaire ?
Cela dépend du type de cellules photovoltaïques. Le cycle de vie d'une installation avec des cellules amorphes est de 20 à 25 ans. En revanche, les cellules solaires cristallines atteignent une durée de vie allant jusqu'à 30 ans.
Quelle est la différence entre le solaire thermique et le photovoltaïque ?
Les deux technologies utilisent l'énergie du soleil mais reposent sur des procédés différents. Avec une installation photovoltaïque, la lumière du soleil est transformée en électricité. L'énergie solaire thermique, quant à elle, utilise la chaleur de l'énergie solaire pour chauffer un liquide. Ce procédé peut être utilisé, par exemple, pour fournir de l'eau chaude à un bâtiment ou pour soutenir une installation de chauffage existante.