Photovoltaïque Solaire

Qu’est-ce que l’énergie solaire photovoltaïque ?

Panneaux solaires dans un champ en plein soleil

Le rôle du solaire photovoltaïque (PV) est d'exploiter la lumière du soleil pour produire de l'électricité. Pour ce faire, on utilise des dispositifs solaires photovoltaïques, appelés cellules, qui sont contenus dans des panneaux solaires, également appelés panneaux ou modules photovoltaïques.
Pour comprendre les systèmes photovoltaïques, il faut en connaître les bases.

"Photovoltaïque" vient de deux mots : photons - le processus de conversion de la lumière en électricité - et tension. La technologie des cellules solaires telle que nous la connaissons aujourd'hui existe en fait depuis les années 1890, lorsque des scientifiques ont créé une cellule solaire pratique et fonctionnelle à base de silicium. Les coûts ont d'abord empêché la commercialisation massive de cette technologie, mais les prix ont baissé à mesure que les cellules devenaient plus efficaces pour convertir la lumière du soleil en électricité.

Le module solaire photovoltaïque

Les cellules solaires sont enfilées ensemble, formant ainsi un module photovoltaïque. Vous avez sans doute déjà vu les grilles des panneaux solaires photovoltaïques. Ce sont les cellules individuelles du module. Les modules, ou panneaux PV, sont ensuite connectés pour créer le système solaire.

Schéma d’une cellule solaire à un système solaire

Les cellules sont petites et capables de produire environ 1 ou 2 watts d'énergie chacune. Elles sont incroyablement fines - environ l'épaisseur de quatre cheveux humains. Elles contiennent un matériau capable de conduire l'électricité dès que la lumière du soleil fournit de l'énergie. Ce matériau est généralement du silicium et agit comme un semi-conducteur. Par "semi-conducteur", on entend que le matériau conduit l'électricité plus qu'un isolant, mais moins qu'un métal.

Comment l’énergie photovoltaïque est créée

L'énergie photovoltaïque est créée en suivant les étapes suivantes :

  1. Le semi-conducteur absorbe la lumière et transfère cette énergie à des particules chargées négativement, appelées électrons.
  2. Les électrons circulent dans le semi-conducteur sous forme de courant électrique - d'autres couches de la cellule extraient le courant du semi-conducteur.
  3. Le courant passe par des contacts métalliques - les lignes en forme de grille sur une cellule solaire - avant d'être acheminé vers un onduleur.
  4. L'onduleur convertit le courant continu (CC) en courant alternatif (CA).
  5. Le courant alternatif est acheminé vers le réseau électrique ou, selon le système, est connecté au circuit du bâtiment.

Vous pouvez en savoir plus sur les onduleurs dans notre guide sur les onduleurs solaires. Découvrez également les autres solutions d'énergie solaire photovoltaïque dont vous aurez besoin dans la rubrique Les types d'équipements solaires, expliqués.

Comment la technologie photovoltaïque est rendue possible

Pour pouvoir produire de l'énergie solaire photovoltaïque de manière constante, année après année, les panneaux solaires photovoltaïques doivent résister à l'extérieur. Cette capacité dépend en grande partie des matériaux photovoltaïques, qui doivent être durables et robustes. Nous avons déjà mentionné que les cellules d'un module solaire photovoltaïque sont constituées d'un semi-conducteur en silicium. Ce semi-conducteur est entouré d'un matériau de protection dans un cadre métallique. Le matériau de protection est un encapsulant composé de silicium transparent ou d'un plastique butyrique et collé autour des cellules. Les cellules sont ensuite noyées dans de l'éthylène-acétate de vinyle (EVA).

Un film polyester - le mylar en est un exemple - est utilisé pour le support. Un couvercle en verre ou parfois en plastique léger entoure le réseau, tandis que le cadre est en acier ou en aluminium. Du silicium lie le tout. La majeure partie des composants électroniques est généralement constituée de cuivre.

De la cellule solaire au panneau solaire

Une matrice de modules de cellules solaires fait partie d'un système de panneaux solaires photovoltaïques. Qu'est-ce qu'un champ solaire photovoltaïque ? C'est un ensemble de panneaux solaires photovoltaïques. Les panneaux sont câblés ensemble pour former un système solaire photovoltaïque PV à grande échelle. Un champ solaire photovoltaïque est généralement associé aux fermes solaires, mais en réalité, il s'agit de tout regroupement de modules connectés.

Puissance des panneaux photovoltaïques

La conversion de la lumière du soleil en énergie solaire utilisable par un système solaire photovoltaïque est généralement de 20 %. Cela signifie que la puissance du panneau photovoltaïque peut, en théorie, dépasser 400 watts. Plus le panneau est efficace pour convertir la lumière du soleil en énergie, plus la puissance est élevée.

La plupart des panneaux solaires de 60 cellules produisent entre 270 et 300 watts. Disons que vos panneaux seront exposés à la lumière directe du soleil pendant cinq heures par jour. Prenons l'exemple d'un panneau solaire de 60 cellules produisant une puissance de 290 watts. Le calcul pour estimer votre production d'énergie serait le suivant :

5 heures x 290 watts = 1 450 watts-heures, ou 1,5 kilowatt-heures (kwh).

Cela se traduit par environ 500 à 550 kWh d'énergie par an pour chacun de vos panneaux.

Les systèmes de panneaux solaires les plus courremment utilisés sont pour l'usage domestique :

Applications des systèmes photovoltaïques

L'énergie photovoltaïque est utilisée pour diverses applications, que ce soit pour réduire son empreinte carbone, économiser des coûts énergétiques ou parce qu'une zone n'est pas desservie par les lignes électriques. Voici quelques exemples de comment et où sont utilisés les systèmes de conversion de l'énergie solaire photovoltaïque :

  • Satellites spatiaux
  • Pompes à eau
  • Parcs dans les régions éloignées
  • Résidences isolées
  • Stations répétitrices de télécommunication
  • Aides à la navigation
  • Appareils ménagers
  • Matériel de bureau
  • Ordinateurs portables
  • Alimentation électrique occasionnelle
  • Calculatrices et montres
  • Utilisations militaires, par exemple un système photovoltaïque léger pour charger des équipements électroniques sur le terrain.

Quelle que soit votre application, vous pouvez également en savoir plus en consultant notre guide rapide : les composants de votre système photovoltaïque.

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