Les cellules photovoltaïques transforment le rayonnement solaire en courant électrique continu. Ces cellules sont couplées entre elles pour former un module, lui-même relié à différents composants électriques (onduleur, boîtier de raccordement, etc.). L’ensemble constitue un système photovoltaïque.
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26.08.2020

# LES PANNEAUX SOLAIRES PHOTOVOLTAIQUES DOMESTIQUES



mer 26/08/2020 - 16:18

L’histoire récente de l’utilisation de l’énergie solaire thermique remonte à 1870, et celle des panneaux photovoltaïques (PV) à 1970, grâce à la construction des satellites  de télécommunication.

Ce qui signifie 150 ans pour l’une et 50 ans pour l’autre. Voilà donc des filières matures.

Nous nous intéressons dans cet article aux productions domestiques de petite dimension (< 100 kW crête).

Les cellules photovoltaïques transforment le rayonnement solaire en courant électrique continu. Ces cellules sont couplées entre elles pour former un module, lui-même relié à différents composants électriques (onduleur, boîtier de raccordement, etc.). L’ensemble constitue un système photovoltaïque.

### Les différentes techniques utilisées (Ministère de la Transition Ecologique)

Il existe aujourd’hui différentes technologies de cellules à des stades différents de maturité technologique :

- Silicium cristallin (1ère génération) : les cellules sont constituées de fines plaques de silicium, élément que l’on extrait du sable ou du quartz. Selon la méthode de cristallisation utilisée on obtient du silicium monocristallin (de meilleure qualité mais plus cher à produire) ou du silicium multi-cristallin (moins cher à produire mais offrant des rendements moins élevés). La durée de vie des modules photovoltaïques fabriqués à partir de ces cellules est estimée entre 25 et 30 ans.
- Couches minces(2e génération) : ces cellules sont obtenues en déposant des couches de matériaux semi-conducteurs et photosensibles sur un support en verre, en plastique, en acier, etc. Différents matériaux peuvent être utilisés, le plus répandu étant le silicium amorphe, mais d’autres matériaux intègrent des éléments chimiques rares (indium, sélénium, gallium) et parfois sujets à controverse (comme le tellure de cadmium, composé toxique). Cette technologie permet de baisser les coûts de production mais les cellules ont un rendement moindre que dans le cas du silicium cristallin. Elle a connu un développement important ces dernières années.
- Cellules organiques(3e génération) : ces modules sont constitués de molécules organiques. Les capteurs solaires se présentent sous forme de films de type photographique, souples, légers et faciles à installer. Il y a actuellement trois types de cellules photovoltaïques organiques : les moléculaires, celles en polymères et les organiques hybrides. L’intérêt potentiel de ces technologies est d’offrir une énergie solaire à un prix significativement inférieur aux technologies de première et de deuxième génération mais elles sont encore au stade de la recherche et développement. Ces cellules sont toutefois déjà utilisées dans certaines applications spécifiques à faible consommation et forte valeur ajoutée comme les calculatrices ou le rechargement des appareils nomades.
- Cellules à concentration(technologie dite CPV) : cette technologie utilise des lentilles optiques qui concentrent la lumière sur de petites cellules photovoltaïques à haute performance. Leur rendement est plus élevé que pour la filière silicium mais il est toutefois nécessaire d’être toujours positionné face au soleil, ce qui est rendu possible avec l’installation d’un « tracker » (support mobile pivotant). Cette technologie n’est actuellement intéressante économiquement que dans les zones où l’ensoleillement direct est très important.
- Cellules perovskites hybrides : encore au stade de développement, les progrès en termes de rendement ont été spectaculaires ces dernières années. Cette filière est apparentée à la technologie des couches minces et repose sur le methylammonium iodure de plomb. Des rendements de l’ordre de 22% ont été atteints en laboratoire. Des travaux de recherche sont en cours afin d’atteindre une meilleure stabilité de ces cellules et de les rendre plus résistantes à l’humidité.

Avantages des panneaux photovoltaïques

- Ils produisent une électricité décarbonnée, car, contrairement à ce que racontent certains, la production et le transport consomment assez peu de CO2, en comparaison de ce qu’ils vont faire économiser.

- Ils produisent une électricité à très bon marché, si vous avez un installateur compétent, si vous avez une toiture bien orientée au Sud, si vous habitez plutôt au sud de la France qu’au Nord. Pourtant, même les Scandinaves installent des toitures photovoltaïques...

- En adoptant le régime de l’autoconsommation avec stockage, ils vous permettent d’être alimentés même en cas de panne du réseau.

Inconvénients

La possession d’une toiture photovoltaïque n’est pas anodine. En effet, sous le soleil, les panneaux sont sous tension (souvent > 500V ) même quand le disjoncteur est abaissé. L’expérience montre qu’en cas d’incendie, les pompiers préfèrent souvent laisser bruler la totalité plutôt que de prendre un risque de choc électrique. Là aussi, cela justifie d’avoir choisi un installateur qualifié.

Luc BARANGER

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