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Photovoltaïque : comment fonctionnent les panneaux solaires ?

Photovoltaïque : comment fonctionnent les panneaux solaires ?

 

Le soleil est une puissante source d'énergie renouvelable, car il est inépuisable. Depuis les temps anciens, les gens ont nourri l'ambition de l'exploiter à volonté. Des miroirs ardents qui concentrent les rayons du soleil en un seul point, connus depuis le IIIe siècle avant J.-C., aux serres romaines et au four solaire inventé par Antoine Lavoisier au XVIIIe siècle (capable de fondre le platine à plus de 1500°C), nous avons les premières études sur les effets photovoltaïques, menées il y a 180 ans par le physicien français Antoine César Becquerel. Aujourd'hui, l'énergie solaire est utilisée comme jamais auparavant pour produire de l'énergie grâce aux systèmes photovoltaïques modernes, dont les panneaux solaires sont un élément essentiel.

 

Quels sont les différents modèles de panneaux solaires photovoltaïques ?

 

Ces dernières années, les panneaux solaires photovoltaïques ont fait l'objet d'un développement technologique considérable, qui a permis d'augmenter leurs performances et d'allonger leur durée de vie (25-30 ans). Leurs performances varient considérablement en fonction de leur technique de fabrication. Bien qu'ils soient toujours fabriqués en silicium, il en existe plusieurs types, qui assurent différents niveaux d'efficacité dans la conversion de l'énergie solaire en énergie électrique. Examinons les principaux types de panneaux photovoltaïques.

Les panneaux photovoltaïques en silicium monocristallin sont les plus efficaces, convertissant 15 à 20 % de l'énergie solaire en électricité. Chaque cellule est fabriquée à partir d'un seul cristal de silicium. Le processus de production est plutôt laborieux, ce qui se traduit généralement par un coût plus élevé.

Les panneaux photovoltaïques en silicium polycristallin sont les plus courants et sont fabriqués par coulée de silicium. Moins chers que les monocristallins, ils sont aussi moins efficaces (14-16%).

Les panneaux photovoltaïques à couche mince sont constitués de couches minces de différents matériaux, tels que le silicium amorphe (a-Si), le tellurure de cadmium (CdTe) et le séléniure de cuivre, d'indium et de gallium (CIS/CIGS). Ils ont un rendement de conversion plus faible (entre 6 et 10 %), mais présentent l'avantage de coûts de production plus bas et d'une plus grande polyvalence, car ils sont plus flexibles et plus légers (ils peuvent, par exemple, couvrir des façades entières ou des éléments architecturaux irréguliers).

 

Des panneaux solaires à l'électricité : le fonctionnement du photovoltaïque

 

La lumière du soleil brille sur le toit d'une maison, à l'intérieur de la maison l'occupant allume une lumière ou met en marche une machine à laver. Quels sont les éléments d'un système photovoltaïque qui lui permettent de produire de l'énergie pour répondre à ces besoins quotidiens ? Tout commence par le panneau solaire (ou photovoltaïque) qui, comme nous l'avons vu, transforme le rayonnement solaire en électricité. Cela se produit grâce aux photons solaires qui interagissent avec les électrons des atomes de silicium, générant un flux d'électricité en courant continu qui est conduit à l'onduleur.

L'onduleur transforme le flux d'électricité du courant continu en courant alternatif, qui est nécessaire au réseau électrique. Il est possible d'ajouter aux panneaux solaires des optimiseurs, petits dispositifs électroniques qui assurent le fonctionnement indépendant de chaque panneau solaire, qui seraient autrement liés les uns aux autres en termes de production, évitant ainsi que la perte de production d'un seul panneau n'affecte l'ensemble du système.

 

 

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