Le panneau solaire

Panneau solaire

 

Un pannеau solaire est un dispositif destiné à récupérer le rayonnement solaire pour le convertir en énergie électrique ou en énergie thermique utilisable par l’homme.

On distingue trois types de panneaux solaires (le troisième étant plus récent) :

• les panneaux solaires thermiques, appelés capteurs solaires thermiques ou simplement capteurs solaires, qui piègent la chaleur du rayonnement solaire et la transfèrent à un fluide caloporteur ;
• les panneaux solaires photovoltaïques, appelés modules photovoltaïques ou simplement panneaux solaires, qui convertissent le rayonnement solaire en électricité. Le solaire photovoltaïque est communément appelé PV ;
• les panneaux photovoltaïques thermiques qui produisent à la fois de l’électricité et de la chaleur.

Dans les trois cas, les panneaux sont habituellement plats, d’une surface approchant plus ou moins le m² pour faciliter et optimiser la pose. Les panneaux solaires sont les composants de base de la plupart des équipements de production d’énergie solaire.

Pour estimer le potentiel de l’énergie solaire, il faut savoir que l’énergie émise par le soleil et reçue par la terre en environ une heure devrait permettre, si elle était récupérée en totalité, de pourvoir aux besoins énergétiques de l’humanité pendant un an.

panneaux solaires photovoltaïque:

Les panneaux solaires photovoltaïques, parfois appelés photoélectriques, transforment la lumière en électricité. Les panneaux solaires photovoltaïques sont tout simplement un assemblage de cellules photovoltaïques reliées entre elles en série et en parallèle, chacune d’elles délivrant une tension de 0.5V à 0.6V. Elles sont donc assemblées pour créer des modules photovoltaïques de tension normalisée comme 12V.

La cellule photovoltaïque est fabriquée à partir de deux couches de Silicium (matériau semi-conducteur) :

•  une couche dopée avec du Bore qui possède moins d’électrons que le Silicium, cette zone est donc dopée positivement (zone P).
•  une couche dopée avec du Phosphore qui possède plus d’électrons que le Silicium, cette zone est donc dopée négativement (zone N).

 

 

 

Lorsqu’un photon de la lumière arrive, son énergie crée une rupture entre un atome de silicium et un électron, modifiant les charges électriques. C’est ce qu’on appelle l’effet photovoltaïque. Les atomes, chargés positivement, vont alors dans la zone P et les électrons, chargés négativement, dans la zone N. Une différence de potentiel électrique, c’est-à-dire une tension électrique, est ainsi créée.

Il existe trois types de cellules photovoltaïques :

• Les cellules monocristallines : elles sont constituées d’un cristal à deux couches, le plus souvent du silicium. Elles ont un rendement entre 15 et 22 % mais elles sont chères à fabriquer.Lors du refroidissement, le silicium fondu se solidifie en ne formant qu’un seul cristal de grande dimension. On découpe ensuite le cristal en fines tranches qui donneront les cellules. Ces cellules sont en général d’un bleu uniforme.

• Les cellules poly-cristallines : elles sont constituées de plusieurs cristaux, ce qui diminue leur prix de fabrication. Cependant leur rendement n’est que de 10 à 13 %.Pendant le refroidissement du silicium dans une lingotière, il se forme plusieurs cristaux. La cellule photovoltaïque est d’aspect bleuté, mais pas uniforme, on distingue des motifs créés par les différents cristaux.

• Les cellules amorphes : elles ont un rendement très faible (5 à 10 %) mais leur prix est très bas. Le silicium lors de sa transformation, produit un gaz, qui est projeté sur une feuille de verre. La cellule est gris très foncé.

Panneaux solaire cout et rentabilités:

• Influence de l’angle d’incidence

L’angle d’incidence joue un rôle majeur pour les rendements du panneau. Il est défini selon l’équation suivante :

• Influence de l’orientation

Le Soleil se lève à l’Est et se couche à l’Ouest. Et la France se situe dans l’hémisphère Nord à une latitude de 45° environ, le Soleil au zénith est donc vers le Sud.
Globalement, les rayons du Soleil viennent donc plus du Sud que des autres directions; d’autant plus qu’à midi, lorsque le Soleil est au zénith et donc plein Sud, le rayonnement est le plus intense.
La meilleure orientation pour un panneau solaire est donc vers le Sud.

• Influence de l’ensoleillement: ci dessous, un schéma montrant l’influence de l’orientation, FED l’inclinaison et de l’ombrage sur l’énergie rayonnée.