Si vous achetez des panneaux solaires pour votre maison, vous vous demandez peut-être dans combien de temps les panneaux seront rentabilisés. Savoir de quoi sont faits les panneaux solaires peut vous aider à répondre à cette question.
Les matériaux des panneaux solaires déterminent le coût des panneaux et la quantité d’énergie qu’ils peuvent produire. Cette dernière, à son tour, détermine l’efficacité des panneaux à convertir la lumière du soleil en électricité.
Cet article vous aidera à comprendre de quoi sont faits les panneaux solaires et comment le coût et le temps de retour sur investissement de tout investissement solaire dépendent de votre choix de panneau solaire.
Parties d’un panneau solaire
Les panneaux solaires sont constitués de nombreux composants différents :
- Un cadre en aluminium
- Un couvercle en verre
- Deux encapsulants assurant une protection contre les intempéries
- Cellules photovoltaïques (PV)
- Une feuille de fond pour une meilleure protection
- Une boîte de jonction reliant le panneau à un circuit électrique
- Adhésifs et produits d’étanchéité entre les pièces
- Onduleurs (seulement dans certains cas)
Les composants clés auxquels il faut prêter attention sont les onduleurs et les cellules photovoltaïques. Les différences entre ces pièces ont le plus grand impact sur l’efficacité et le coût de votre investissement solaire.
Onduleurs
Un onduleur convertit l’électricité en courant continu (CC) que les panneaux solaires produisent en courant alternatif (CA) sur lequel fonctionnent les maisons et le réseau électrique. Les onduleurs se présentent sous deux formes : les onduleurs de chaîne et les micro-onduleurs.
Les onduleurs à branche sont le type d’onduleur le plus traditionnel et sont vendus séparément des panneaux solaires eux-mêmes. Un onduleur à chaîne est un boîtier de circuits autonome installé entre le groupe de panneaux solaires et le panneau électrique de la maison. Il est moins coûteux mais potentiellement moins efficace qu’un micro-onduleur. Tout comme une guirlande de lumières de Noël, câblée en série, peut s’éteindre si l’une des ampoules s’éteint, un onduleur de chaîne est affecté par la sortie du panneau solaire le plus faible de la matrice.
Certains fabricants de panneaux solaires intègrent des micro-onduleurs directement à l’arrière de chacun de leurs panneaux. Les micro-onduleurs du panneau fonctionnent en parallèle les uns avec les autres, tout comme les lampes de Noël qui fonctionnent en parallèle restent allumées même si une ampoule s’éteint. Les micro-onduleurs sont donc plus efficaces, car l’électricité qu’ils produisent est la somme de tous les différents panneaux et non le pourcentage du panneau le moins efficace. Mais les micro-onduleurs sont aussi plus chers.
Les cellules solaires au silicium
Le cœur d’un panneau solaire est constitué de cellules photovoltaïques (PV) individuelles qui sont reliées entre elles pour produire de l’électricité. Environ 95 % des cellules photovoltaïques fabriquées aujourd’hui sont constituées de plaquettes de silicium, les fines tranches de silicium qui sont utilisées comme semi-conducteurs dans tous les appareils électroniques.
Le silicium de ces tranches est façonné en cristaux avec une charge positive et une charge négative afin que l’énergie du soleil soit convertie en courant électrique. Ces cristaux sont de deux types principaux : monocristallins et polycristallins. Vous pouvez souvent faire la différence entre les deux car les panneaux monocristallins sont de couleur noire alors que les panneaux polycristallins sont bleus. Comme pour les onduleurs, les différentes cellules photovoltaïques ont des rendements différents et des coûts différents.
Comme leur nom l’indique, les plaquettes de silicium monocristallin ont une structure monocristalline. En revanche, le silicium polycristallin est constitué de différents fragments de cristaux de silicium fusionnés ensemble. Il est plus facile pour les électrons de se déplacer dans une structure monocristalline que dans la structure plus irrégulière d’une structure polycristalline, ce qui rend les plaquettes monocristallines plus efficaces pour produire de l’électricité.
D’autre part, il est plus facile de fusionner des fragments de cristaux entre eux que de découper soigneusement une structure monocristalline, ce qui signifie que les cellules monocristallines sont plus chères. Là encore, comme pour les onduleurs, un rendement plus élevé entraîne des coûts plus élevés.
Nouvelles technologies de cellules solaires
L’une des limites des plaquettes de silicium est l’efficacité maximale avec laquelle le silicium peut convertir la lumière du soleil en électricité. Dans les panneaux solaires disponibles aujourd’hui, ce rendement est inférieur à 27 %.
Les panneaux solaires bifaciaux – dont les cellules solaires sont orientées à la fois vers l’avant et l’arrière des panneaux – sont de plus en plus populaires, car ils peuvent générer jusqu’à 9 % d’électricité de plus que les panneaux à face unique, mais ils conviennent mieux aux panneaux solaires installés au sol qu’aux toits.
Des recherches sont également en cours pour utiliser de nouvelles combinaisons de matériaux afin de créer des panneaux plus efficaces et de les rendre disponibles sur le marché. Les pérovskites ou les cellules photovoltaïques organiques pourraient bientôt être commercialisées, tandis que des méthodes plus inventives, comme la photosynthèse artificielle, sont prometteuses mais n’en sont encore qu’aux premiers stades de développement. La recherche en laboratoire continue de produire des cellules photovoltaïques de plus en plus efficaces, et la mise en œuvre de cette recherche sur le marché est essentielle pour l’avenir de la technologie solaire.
Fabrication de panneaux solaires
La qualité compte. Un panneau très efficace ne vaut pas grand-chose si le fabricant utilise un câblage de qualité inférieure et que le panneau prend feu.
Le centre d’essai indépendant Renewable Energy Test Center teste la qualité des panneaux solaires de différents fabricants et publie un rapport annuel sur l’indice des modules photovoltaïques. Ses cinq meilleurs résultats en matière de fabrication pour 2022 sont (par ordre alphabétique) : Hanwha Q CELLS, JA Solar, Jinko Solar, LONGi Solar et Trina Solar.
