fonctionnement du panneau photovoltaique

Comment fonctionne un panneau solaire ? Cette question revient souvent lorsqu’on parle d’énergie verte. Les panneaux photovoltaïques, dispositifs capables de transformer la lumière du soleil en électricité, sont devenus une solution incontournable pour réduire notre empreinte carbone et maîtriser nos dépenses énergétiques. Mais quel est le fonctionnement des panneaux solaires ? À travers cet article, nous allons explorer en détail le principe du photovoltaïque, le fonctionnement d’un panneau solaire et les différentes étapes qui permettent de produire une énergie propre et durable.

Qu’est-ce qu’un panneau solaire ?

Un panneau solaire, aussi appelé panneau photovoltaïque, est un dispositif mesurant en moyenne 1m70 sur 1m. Il capte une partie du rayonnement solaire et le convertit en énergie. Mais il existe plusieurs types de panneaux. On distingue principalement deux catégories : les panneaux monocristallins et polycristallins, qui dominent largement le marché, et les panneaux à couches minces.

Les panneaux monocristallins et polycristallins

Ces panneaux sont constitués de 60 à 120 cellules photovoltaïques fabriquées à partir de silicium, un matériau semi-conducteur. Le silicium est le deuxième élément chimique le plus abondant sur Terre après l’oxygène et se trouve principalement sous forme de sable ou de quartz.

La fabrication de ces cellules suit un processus précis : on mélange le sable ou le quartz avec du bois, on porte le mélange à très haute température pour obtenir du silicium, puis on le purifie et le transforme en lingots. Ces lingots sont ensuite découpés en tranches extrêmement fines. Le silicium est dopé avec du phosphore et du bore pour créer des cellules photovoltaïques prêtes à générer de l’électricité. Ces cellules présentent un aspect bleu foncé uni pour les monocristallines et un effet mosaïque bleuté pour les polycristallines.

Les panneaux à couches minces

Ces panneaux, notamment ceux utilisant la technologie CIGS (cuivre, indium, gallium et sélénium), étaient censés révolutionner le secteur grâce à des coûts de production plus faibles. Cependant, la chute des prix des panneaux en silicium a éclipsé cette technologie. Aujourd’hui, les panneaux à couches minces restent une option minoritaire.

le panneau photovoltaïque

Un panneau photovoltaïque, ou panneau solaire, est un appareil qui transforme la lumière du soleil en électricité grâce à l’effet photovoltaïque. Cela signifie que certains matériaux produisent un courant électrique lorsqu’ils sont exposés à la lumière.

Composition et types de panneaux photovoltaïques

Les panneaux sont composés de cellules photovoltaïques en matériaux semi-conducteurs, le plus souvent du silicium. Ces cellules sont regroupées pour former un module, et plusieurs modules peuvent être connectés pour créer une installation plus grande.

Il existe deux principaux types de panneaux :

Panneaux monocristallins : fabriqués à partir d’un seul cristal de silicium, ils ont un rendement élevé, généralement entre 18 % et 24 %.
Panneaux polycristallins : faits de plusieurs cristaux de silicium, ils sont moins chers à produire mais ont un rendement légèrement inférieur.
Comment fonctionne un panneau photovoltaïque

Quand une particule de lumière (photon) frappe une cellule, elle donne de l’énergie à un électron du silicium. Cet électron se libère de son atome, créant un courant électrique continu grâce au champ électrique interne de la cellule.

Pour utiliser cette électricité à la maison, elle doit être transformée en courant alternatif. Un onduleur s’occupe de cette conversion dans toute installation solaire.

Avantages et utilisations des panneaux photovoltaïques

Les panneaux solaires offrent plusieurs avantages :

Énergie renouvelable : ils utilisent le soleil, une source d’énergie inépuisable.
Réduction des gaz à effet de serre : ils produisent de l’électricité sans brûler de combustibles fossiles, ce qui diminue l’empreinte carbone.
Autonomie énergétique : ils permettent de produire sa propre électricité, réduisant la dépendance au réseau électrique.
Les panneaux photovoltaïques sont utilisés de différentes manières :

Installations résidentielles : pour fournir de l’électricité aux maisons.
Centrales solaires : grandes installations qui produisent de l’électricité en grande quantité.
Applications mobiles : pour alimenter des appareils portables, des véhicules électriques, etc

Comment fonctionne un panneau solaire ?

La magie des panneaux photovoltaïques repose sur le silicium et la lumière du soleil. Le silicium est constitué d’atomes dont les électrons s’agitent sous l’effet de la lumière. Cette agitation génère une tension électrique. Mais ce n’est pas suffisant : pour produire de l’électricité exploitable, il faut forcer les électrons à circuler dans une direction précise.

Cela est possible grâce au dopage des cellules. La couche supérieure est enrichie en phosphore, qui apporte un excès d’électrons, tandis que la couche inférieure, dopée au bore, crée un déficit d’électrons. Quand la lumière frappe la cellule, les électrons se déplacent de la couche supérieure vers la couche inférieure, générant ainsi un courant électrique.

En moyenne, les panneaux monocristallins offrent un rendement de 18 à 24 %. La production dépend de l’exposition solaire : plus les rayons sont intenses, plus la production est élevée. Par temps nuageux ou enneigé, les panneaux continuent de fonctionner, mais à un rythme réduit. La nuit, en revanche, aucune production n’est possible. Pour pallier ce problème, il est possible de stocker l’électricité produite dans des batteries.

Les éléments indispensables à une installation solaire

Les panneaux solaires produisent un courant continu, tandis que les appareils électriques et le réseau utilisent un courant alternatif. Pour convertir ce courant, on utilise un onduleur photovoltaïque. Les panneaux sont ainsi connectés à un ou plusieurs onduleurs, puis à votre compteur électrique. Cette configuration garantit que l’énergie solaire puisse alimenter votre maison ou être injectée sur le réseau.