Les systèmes permettant de produire de l'énergie électrique grâce à la lumière du soleil sont composés de divers équipements. Parmi eux, les plaques photovoltaïques, l'un des éléments les plus importants de l'ensemble du système. La variation de l'échelle et du potentiel de production d'énergie d'un générateur photovoltaïque est due à l'aspect modulaire de ces plaques, qui sont regroupées et dimensionnées en fonction des besoins du client. Ainsi, il est possible de répondre à toutes les tailles de demande, des habitations aux grandes industries. Au sein du système photovoltaïque, les plaques sont les composants les plus visibles, qui sont exposés au rayonnement solaire. Installés sur les toits des bâtiments ou au sol, ces éléments attirent généralement beaucoup d'attention, surtout lorsque le lieu en question présente une forte demande énergétique. Les plaques commercialisées sur le marché actuellement se distinguent par la quantité de cellules présentes dans celles-ci, qui peut varier entre 36 et 72. Les cellules photovoltaïques ne sont rien d'autre que les dispositifs responsables de la conversion de la lumière du soleil en énergie électrique. Outre la quantité de cellules, les plaques photovoltaïques peuvent également varier en fonction du matériau dont elles sont faites, le silicium étant le plus courant d'entre eux, présenté sous différentes formes.
Comprendre les plaques photovoltaïques
Comme nous l'avons cité dans le sujet précédent, les cellules photovoltaïques sont les composants responsables de la conversion de l'énergie solaire en énergie électrique. Ainsi, plus un module (ou une plaque) photovoltaïque comporte de cellules, plus son potentiel de production d'énergie est élevé. Le processus dans lequel se produit la conversion de la lumière du soleil en électricité est appelé l'effet photovoltaïque et a été découvert par le physicien français Edmond Becquerel en l'an 1839.
Effet photovoltaïque
Le processus est assez simple : l'effet photovoltaïque se produit lorsque les photons, particules essentielles présentes dans la lumière, frappent les cellules photovoltaïques, réagissant avec le matériau dont elles sont composées, comme le silicium. Une cellule est formée de deux fines couches d'un matériau résultant de la composition chimique du silicium avec d'autres éléments, de sorte qu'elles présentent des polarités distinctes, l'une négative et l'autre positive. Insérées dans la cellule, ces couches sont séparées par une fine grille, de sorte que la couche négative (avec un excès d'électrons) se trouve dans la partie supérieure et la couche positive (avec un manque d'électrons), dans la partie inférieure. Lorsque les photons de la lumière solaire atteignent la surface de la cellule, une réaction se produit avec le silicium, libérant les électrons de la couche supérieure. Comme les couches sont séparées, l'échange d'électrons pour la partie positive de la cellule ne devrait normalement pas se produire. C'est à ce moment que la grille de séparation entre en jeu. Elle devient la seule voie d'échange de ces électrons, créant ainsi un courant électrique à partir de l'énergie solaire.
Les plaques et le système photovoltaïque
Maintenant que vous savez déjà comment fonctionne le processus physique de production d'électricité solaire, il est temps de comprendre quel est le rôle des plaques photovoltaïques au sein du système. Les panneaux photovoltaïques, composés des plaques ou modules, captent la lumière du soleil, la transformant en énergie électrique par l'effet que nous avons expliqué précédemment. Le panneau solaire dirige l'énergie vers une pièce d'équipement appelée convertisseur solaire.
L'onduleur convertit l'énergie électrique captée par les panneaux sous forme de courant continu en courant alternatif. Une conversion fondamentale, puisque tous les appareils électriques fonctionnent sur le système de courant alternatif, ainsi que sur le système de distribution des compagnies d'énergie électrique.
Après la conversion, cette énergie peut suivre deux chemins différents. Dans le système hors réseau, elle est dirigée vers des batteries qui alimenteront directement la propriété. Ce système est moins courant sur le marché, car il n'y a pas de connexion au réseau de distribution public. Dans le système on-grid, l'énergie électrique est dirigée vers le "tableau lumineux" de la propriété, qui est connecté au réseau de distribution public. De cette manière, l'énergie produite est consommée indirectement, et est généralement utilisée dans le système de compensation des crédits solaires.
Connaître les principaux types de plaques photovoltaïques
Comme nous l'avons mentionné, il existe quelques différences entre les types de plaques photovoltaïques, principalement en ce qui concerne le matériau dont elles sont constituées. La principale conséquence de cela est qu'il existe des différences dans l'efficacité de chaque plaque. L'efficacité énergétique de la plaque photovoltaïque est exprimée en pourcentage (%) et signifie quelle proportion de la lumière incidente sur la plaque est transformée en énergie électrique pour la consommation de la propriété. Ainsi, plus le rendement du panneau solaire est élevé, plus il produira d'énergie par mètre carré. Et plus son rendement est élevé, plus la taille du panneau sera petite pour la même production d'énergie, proportionnellement. Le silicium est présent dans près de 80 % des systèmes installés dans le monde, soit sous sa forme simple, soit sous une variante de cet élément. En 2014, par exemple, environ 85 % des systèmes photovoltaïques utilisaient une technologie basée sur le silicium (Si), ce qui montre clairement quelles sont les tendances actuelles du marché. Une variable importante qui concerne l'efficacité du panneau photovoltaïque est la pureté du silicium, c'est-à-dire que plus les molécules de silicium sont alignées (c'est-à-dire plus le matériau est pur), meilleure est la conversion de l'énergie solaire en électricité. Cependant, le processus synthétique de purification du silicium est coûteux et a un impact direct sur le prix final des plaques photovoltaïques, et peut représenter jusqu'à 45 % de cette valeur totale.
Panneau photovoltaïque en silicium monocristallin
La technologie existante des plaques de silicium monocristallin a été la pionnière et présente un grand rendement, allant de 14 à 22%. Il est très facile de reconnaître une plaque photovoltaïque en silicium monocristallin (mono-Si). Outre la couleur uniforme, qui indique la grande pureté du silicium, les plaques ont également des coins arrondis. Fabriquées à partir d'un monocristal de silicium ultra-pur, les plaques sont tranchées et traitées, donnant naissance aux cellules photovoltaïques. Chaque cellule a ses bords coupés pour optimiser l'espace disponible sur les plaques, ce qui permet de tirer le meilleur parti de la surface possible.
En raison de son rendement élevé, le panneau photovoltaïque en silicium monocristallin nécessite moins d'espace, ce qui peut être un grand avantage pour les propriétés qui n'ont pas de très grands toits. Ils fonctionnent également beaucoup mieux dans des conditions de faible luminosité et ont une durabilité d'environ 30 ans - plus une garantie de 25 ans.
Légèrement différents des monocristallins, les panneaux en silicium polycristallin passent par un autre processus de fabrication. Ici, les cristaux de silicium sont fusionnés en un grand bloc, préservant la formation de cristaux multiples (d'où son nom). Ce bloc est découpé en tranches, tout comme dans le processus de fabrication du silicium monocristallin, mais avec des étapes plus simplifiées. La grande différence réside dans la façon dont les cellules sont produites, ce qui fait que les cellules de silicium polycristallin ne sont que légèrement moins efficaces que la technologie plus chère, avec environ 13 à 18 %. Les panneaux polycristallins sont moins chers que les panneaux monocristallins. Les deux ont une résistance similaire, avec une durée de vie d'environ 30 ans et une garantie de 25. Les panneaux photovoltaïques polycristallins ont un rendement inférieur, ils ont besoin d'une plus grande surface pour générer la même quantité d'énergie. En pratique, cela signifie moins de watts par heure et par m².
Panneau photovoltaïque à couche mince
Fondamentalement, le processus de production consiste à déposer plusieurs couches de film photovoltaïque sur un substrat. Ils sont également connus sous le nom de cellules photovoltaïques à couche mince, ou TFPV.
Il existe différents types de plaques photovoltaïques à couche mince qui se différencient essentiellement par le type de composition du matériau déposé sur le substrat, qui peut être :
- du silicium amorphe (a-Si) ;
- tellurure de cadmium (CdTe) ;
- séléniure de cuivre, d'indium et de gallium (CIS/CIGS) ;
- des cellules solaires photovoltaïques organiques (OPV).
Selon le type de matériau choisi pour les plaques à couche mince, le rendement peut varier entre 7 et 13 %. Cependant, certaines nouvelles technologies pour ce type de matériau atteignent des niveaux de rendement beaucoup plus élevés, autour de 16 %, comme les panneaux polycristallins. Il y a quelques années, les panneaux photovoltaïques à couche mince représentaient environ 20 % de l'ensemble du marché mondial, gagnant de plus en plus d'espace parmi la concurrence. Par rapport à la technologie cristalline, la production en couches minces est beaucoup plus simple et peut être produite en masse. Cela signifie que les panneaux sont beaucoup moins chers, tant au niveau des matériaux que du processus de production. En outre, parce qu'elles sont composées de couches uniformes de film mince, ces plaques photovoltaïques ont une esthétique beaucoup plus attrayante. Et comme elles sont fabriquées dans un matériau flexible, les possibilités d'application s'élargissent considérablement. Sans oublier la plus grande résistance aux températures élevées et le faible impact de l'ombrage sur le rendement de ce type de matériau. Mais il n'y a pas que des avantages pour les panneaux photovoltaïques à couche mince. Comme ils ont un rendement plus faible, ils demandent proportionnellement plus d'espace dans l'installation. En outre, les coûts liés à l'installation et à la main d'œuvre sont plus élevés - puisque ce sont des points qui varient en fonction de la taille de la zone d'installation. En ce qui concerne la résistance, elles sont nettement plus fragiles que les dalles cristallines, ce qui signifie également une garantie nettement inférieure.
Choisir la plaque photovoltaïque idéale pour vous
Parmi les différentes options disponibles sur le marché aujourd'hui, il faut beaucoup de connaissances pour comprendre quel type de plaque photovoltaïque correspond le mieux à votre demande. Le premier aspect est de délimiter si l'intention est d'obtenir une sorte d'économie sur la facture ou si l'idée est de profiter de l'énergie solaire. En fonction de l'objectif, le rapport coût-bénéfice peut varier, ainsi que la disponibilité de la surface pour l'installation du système.
En y réfléchissant, nous avons séparé 10 points essentiels à respecter lors de l'achat de vos plaques photovoltaïques. Consultez-les :
1. Garantie
Les meilleurs fabricants travaillent avec de longues périodes de garantie, qui couvrent environ 25 ans avec un minimum de 80% de la puissance originale du système. Ce type de garantie du fabricant apporte un très grand avantage, mais il n'est d'aucune utilité si le service n'est pas couvert par celle-ci.
2. Rendement
L'installation d'un système photovoltaïque passe par des processus initiaux très importants. Le premier d'entre eux est le projet, qui doit être approuvé par le distributeur d'énergie de votre état dans le cas d'un système en réseau. Ce projet est réalisé par un ingénieur électricien spécialisé, qui calculera les besoins et les potentiels de production d'énergie pour l'établissement en question. Ainsi, il sera possible de trouver le bon équilibre entre la surface occupée par l'installation et le rendement des panneaux installés. Comme nous l'avons expliqué, le rendement énergétique des panneaux photovoltaïques est inversement proportionnel à la surface nécessaire à l'installation. Cela signifie que plus les panneaux photovoltaïques choisis sont efficaces, plus la surface nécessaire est réduite. Dans ce cas, cependant, les plaques ont un coût plus élevé - qui peut être négocié si l'encombrement n'est pas si important. L'inverse est également valable, puisque les plaques moins efficaces exigent plus d'espace, puisqu'il faut installer plus de modules. Par conséquent, essayez de découvrir auprès de l'ingénieur responsable quel est le meilleur rapport coût-bénéfice pour votre installation. La carte la moins chère n'est pas toujours synonyme de dépenses moindres pour l'ensemble du système.
3. Matériau
Il existe plusieurs types de plaques photovoltaïques disponibles sur le marché aujourd'hui. Du cristallin au film mince, chacun a ses avantages et ses inconvénients et convient à chaque type de projet spécifique. Recherchez les différences entre chacune d'entre elles et parlez à la personne responsable de votre installation pour mieux comprendre les avantages de chaque option. Ainsi, vous arriverez plus facilement à une décision qui se traduit par le meilleur rapport qualité/prix possible.
4. Les fabricants
Comme vous pouvez le constater, le marché des plaques photovoltaïques n'a jamais été aussi animé qu'aujourd'hui. Il existe des centaines de fabricants répartis dans le monde entier, ce qui exige une recherche encore plus approfondie lorsque vous investissez dans cette technologie. Essayez de vous renseigner sur le passé historique du fabricant, ses références et les entreprises qui travaillent déjà avec cette marque. Analysez également les questions concernant la couverture des dommages et la garantie en cas de dysfonctionnement.
5. Tolérance de puissance
Un aspect technique fondamental à observer lors du choix d'une plaque photovoltaïque pour votre système est la tolérance de puissance. Ce facteur n'est rien d'autre que la variation de puissance indiquée dans la description du produit et l'énergie qui sera effectivement produite.
Par exemple : un panneau photovoltaïque de 330W qui présente une tolérance de puissance de -5%/+5%, peut produire, au final, une quantité d'énergie qui variera entre 313,5W et 346,5W. Recherchez les fabricants qui présentent ce que l'on appelle une tolérance de puissance positive. Cela signifie que le fournisseur garantit au moins une quantité de puissance égale à ce qui est spécifié sur le panneau.
6. Cadre
Un grand indicateur de la qualité globale d'un panneau photovoltaïque est la qualité du cadre en aluminium qui l'entoure. Regardez les bords du panneau. Ont-ils été collés, soudés ou vissés ensemble ? Y a-t-il des écarts dans l'installation ? Évitez les panneaux avec des fixations collées car ils sont généralement de moins bonne qualité. Si l'esthétique de l'installation est importante pour vous, recherchez les fournisseurs qui proposent un panneau photovoltaïque anodisé noir. Malgré un prix plus salé, ils sont très beaux.
7. La feuille de fond
Quel que soit le matériau utilisé, tous les panneaux photovoltaïques ont une feuille de plastique derrière eux, dont la fonction est de protéger les cellules photovoltaïques. Si cette feuille présente un quelconque dommage, comme des bulles d'air ou des parties détachées, c'est le signe qu'il s'agit d'un produit de mauvaise qualité.
8. Diodes de dérivation
Si vous êtes décidé à acheter des feuilles photovoltaïques cristallines, qu'elles soient mono ou poly, les diodes de dérivation sont un composant indispensable. Pièces individuelles peu coûteuses, ces diodes sont placées à l'arrière du panneau, positionnées sur chaque série de cellules.
Sans diodes de dérivation, tout ombrage dans votre système pourrait entraîner une baisse de la production d'électricité.
9. Coefficient de température
Ce coefficient de température est un nombre qui décrira comment les plaques photovoltaïques se comporteront à des températures plus élevées, en considérant les nombres au-dessus de 25ºC. Exprimé en % par ºC, le coefficient est optimal lorsqu'il ne dépasse pas 0,5 %. Les plaques dont le coefficient de température est compris entre 0,3 % et 0,45 % sont d'excellente qualité, car elles produiront des quantités optimales d'énergie même lors de journées très chaudes.
Au-delà de 0,6 %, il faut faire attention, car il peut s'agir d'un produit de mauvaise qualité.
10. Coût
Si vous avez respecté tous les points décrits jusqu'ici, le coût ne sera pas un problème. Comme tout autre produit, les plaques photovoltaïques sont proposées dans une multitude de prix et, surtout, de qualité. Par conséquent, avec la confiance d'une bonne entreprise fournisseur, il est possible de trouver des prix plus compétitifs et même des promotions. Mais soyez très prudent ! Le coût ne doit jamais être le premier élément de votre liste de priorités. Si vous voulez un produit très bon marché, vous paierez le prix d'une qualité très réduite.
Outre ces points, il est fondamental de rechercher la qualité dans tout le reste du système photovoltaïque. Les garanties et l'assistance pour l'onduleur, par exemple, sont essentielles pour éviter de futurs maux de tête. Recherchez des entreprises qui offrent au moins une garantie de 5 ans sur leurs services et qui disposent d'une assistance technique qualifiée. Les câbles et les connecteurs sont d'autres éléments très importants à observer lors de l'installation d'un système photovoltaïque. Les bons produits doivent durer aussi longtemps que les plaques photovoltaïques elles-mêmes ! Assurez-vous également qu'ils sont spécifiques au type de plaque que vous avez acheté, sans oublier la garantie susmentionnée. Lorsqu'il s'agit de panneaux photovoltaïques, la recherche de produits et de services de qualité peut être étendue et excessivement technique, mais elle est tout aussi importante pour la satisfaction du client. Parce que ce sont des produits capables de générer de si grandes économies pour les consommateurs, il est essentiel qu'ils soient de haute qualité. Pour cela, rien de mieux que de connaître tous les détails d'un système photovoltaïque.
