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Les cellules solaire photovoltaïque

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Les cellules solaires photovoltaïques (PV) utilisent la lumière du soleil pour produire de l’énergie. Toutes les cellules solaires PV sont faites de matériaux appelés semi-conducteurs qui absorbent les photons lorsque la lumière du soleil frappe la cellule PV. Les photons absorbés font alors se détacher les électrons à l’intérieur des cellules PV, leur permettant de circuler, ce qui produit un courant. Les cellules photovoltaïques solaires contiennent un ou plusieurs champs électriques qui forcent la direction du flux d’électrons. En plaçant des contacts métalliques sur le dessus et le dessous d’une cellule photovoltaïque, on exploite ce courant pour qu’il puisse alimenter des appareils externes, tels qu’une calculatrice ou une pompe de piscine.

En soi, les cellules photovoltaïques solaires produisent une quantité limitée d’énergie, mais lorsqu’elles sont disposées et connectées électriquement et montées sur une structure de support, il en résulte un panneau solaire photovoltaïque qui combine la production électrique de chaque cellule solaire photovoltaïque, ce qui permet de produire une plus grande quantité d’énergie. La puissance, ou wattage, qu’une cellule solaire ou un panneau de cellules peut produire est déterminée en mesurant son courant et sa tension.

Trois facteurs influent sur les performances d’un panneau solaire :

Il existe de nombreux types de panneaux solaires photovoltaïques sur le marché, et pour chaque type de panneau, il y a encore plus de fabricants. La chimie, la construction et les performances varient considérablement d’un panneau à l’autre.

Depuis des années, les entreprises cherchent des moyens de réduire les coûts de fabrication associés aux technologies photovoltaïques traditionnelles. Cette recherche a abouti à plusieurs types de technologies au cours de l’évolution de l’industrie.
Les deux types de technologies de panneaux solaires les plus courantes sont le lantern_icon rigide (mono- ou polycristallin) et le lantern_icon flexible (couche mince).

Conditions d’essai standard (STC)

Pour faire une comparaison de pommes à pommes entre les types de panneaux, des conditions d’essai standard (STC) ont été définies. Ces conditions sont les mêmes pour tous les panneaux : lumière solaire directe et incidente d’une intensité de 1000 watts par mètre carré (W/m²) ; température des cellules de 25 °C ; et masse d’air de 1,5 (la masse d’air, ou densité, affecte la quantité de lumière solaire qui atteint la surface de la Terre).

La température de fonctionnement d’un module est déterminée par l’équilibre entre la chaleur produite dans le module PV, la température ambiante de fonctionnement et la capacité du panneau à dissiper la chaleur à travers ses matériaux d’encapsulation.

À mesure que la température augmente, les contraintes associées à la dilatation thermique augmentent également, ce qui augmente les taux de dégradation du module PV d’un facteur d’environ deux pour chaque augmentation de 10 °C de la température par rapport à ses valeurs STC. En quoi cela est-il important ? Un montage correct des panneaux est très important ! Plus un panneau solaire PV est chaud, plus sa puissance de sortie est affectée négativement.

Rendement

L’utilisation de l’énergie solaire photovoltaïque réduit la dépendance vis-à-vis des moyens traditionnels de production d’énergie (réseau électrique ou générateur à combustible). L’utilisation de la production d’énergie solaire présente d’autres avantages :

Fonctionnement silencieux
Petites empreintes
Facilité d’utilisation
Faible maintenance
Les applications nécessitant une production d’énergie plus importante devraient envisager d’utiliser un système hybride à haut rendement.

Les panneaux solaires produisent de l’électricité à tout moment de la journée, même par temps nuageux, ce qui en fait une source d’énergie garantie. Ils sont donc efficaces à 100 %, mais pas à 100 %. L’efficacité des panneaux solaires est mesurée par la quantité de rayonnement solaire qu’un panneau est capable de convertir en électricité. Les cellules solaires à simple jonction sont les plus courantes. Elles convertissent généralement entre 10 et 20 % de la lumière du soleil reçue en électricité. En comparaison, le NREL a établi un record d’efficacité des cellules solaires de ~46% – en utilisant une cellule de type concentrateur à quatre jonctions -. Il faudra un certain temps avant que ce type de technologie de cellules solaires à jonctions multiples ne soit disponible.

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Panneaux solaires monocristallins rigides

Le monocristallin rigide est la première génération de technologies de panneaux solaires photovoltaïques et reste la plus efficace, établissant la norme pour les autres technologies photovoltaïques ; cependant, les progrès de la technologie de fabrication ont permis d’augmenter l’efficacité des panneaux multi- ou polycristallins jusqu’à presque celle des panneaux monocristallins. Bien qu’ils soient similaires avec des rendements de 15 à 20%, les panneaux monocristallins sont légèrement plus efficaces en plein soleil, tandis que les panneaux multi- ou polycristallins fournissent un rendement légèrement plus élevé pendant les périodes d’ombre partielle.

Panneaux solaires flexibles

Les panneaux solaires flexibles sont moins efficaces que leurs cousins rigides. Les cellules en silicium amorphe peuvent atteindre un rendement initial de 10 %. Les cellules en cuivre, indium, gallium, séléniure (CIGS) avec un support en acier offrent un rendement pouvant atteindre 15 %. Les panneaux CIGS sont plus efficaces que les cellules en silicium amorphe, mais sont moins performants en cas de faible luminosité.

Durée de vie et coûts globaux

L’achat de panneaux solaires photovoltaïques est le seul coût direct associé à leur utilisation. Une fois que vous les possédez, les panneaux produisent gratuitement de l’énergie pendant leur durée de vie nominale, tant qu’il y a du soleil. Investissez dans un panneau qui convient à l’application prévue pour résister aux défis environnementaux de fonctionnement tels que la chaleur, les intempéries et un traitement physique brutal.

Lors du choix ou du remplacement d’un panneau ou d’une matrice photovoltaïque, le coût varie selon le type de panneau. Les panneaux solaires photovoltaïques cristallins rigides à base de silicium sont largement considérés comme la meilleure technologie disponible. Cependant, cette haute qualité correspond à un prix plus élevé, ce qui fait de ces panneaux les plus chers du marché.

Voir aussi : https://mad-geneve.ch/comment-choisir-mes-panneaux-solaires-guide-pour-le-choix-de-votre-equipement-solaire/ cela vous en apprendra encore plus sur le sujet.

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