Depuis la mise en évidence de l’effet photovoltaïque par Antoine Becquerel en 1839 et la présentation de la première cellule photovoltaïque par les laboratoires Bell en 1954, la technologie photovoltaïque a parcouru un long chemin avant de parvenir à ce niveau stupéfiant tel qu’on la connaît actuellement. De nos jours, les équipements nés de cette grande innovation nous permettent d’alimenter de manière plus responsable nos foyers en électricité, de chauffer nos logements, en bref, de disposer de sources d’énergie plus autonomes, plus efficaces et plus écologiques.
Il faut bien l’avouer : l’énergie solaire a le vent en poupe. Cependant, comment ces panneaux solaires photovoltaïques qui ornent nos toits et nos terrasses sont-ils fabriqués ? De quoi sont-ils constitués ? Qu’en est-il de leur installation ? En quoi sont-ils réellement plus avantageux que les solutions classiques ? On vous propose de découvrir les réponses à toutes ces questions dans ce petit guide pratique du solaire photovoltaïque.
De quoi sont composés les panneaux photovoltaïques ?
Un panneau photovoltaïque est composé principalement de plusieurs cellules photovoltaïques reliées en série ou en parallèle. Ce sont ces composants électroniques qui, après avoir reçu l’énergie solaire sous forme d’ondes électromagnétiques appelées photons, la convertissent en électricité. Communément connue sous l’appellation « effet photovoltaïque », cette transformation de l’énergie des photons en courant électrique résulte d’un phénomène naturel ou, plus précisément, d’une réaction chimique.
Les couches qui forment les cellules photovoltaïques sont généralement constituées de silicium, un matériau semi-conducteur (à mi-chemin entre un isolant et un conducteur) qui permet le passage d’un courant lorsqu’il est dopé. La couche dite dopée N, dont le silicium est couplé avec un composé à forte teneur en électrons comme le phosphore, est chargée négativement. Tandis que l’autre module (la couche dopée P), dont le silicium est associé à un élément contenant moins d’électrons tel le bore, est chargé positivement.
L’interaction entre ces deux dispositifs de signes opposés engendre une jonction PN (un champ électrique). Lorsque la cellule photovoltaïque absorbe les photons en étant soumise à l’irradiation solaire, des déséquilibres se créent entre les charges des deux couches. S’ensuit alors un important mouvement de charges systématique afin de rééquilibrer les niveaux (les électrons et les trous sont obligés de se déplacer et, donc, de circuler). C’est de ce phénomène que provient le courant électrique.
Comment les panneaux solaires photovoltaïques sont-ils fabriqués ?
La fabrication des panneaux solaires photovoltaïques implique différentes étapes et opérations nécessaires.
- La création des modules
Le processus de création commence par la fabrication du silicium solaire ou silicium métallurgique. Ce dernier est formé par réaction chimique à partir d’un mélange composé de morceaux de silice et de bois. Les cristaux obtenus sont ensuite cuits à très haute température (près de 1 450 °C) afin de créer des lingots de silicium. Une fois refroidies, les pièces sont par la suite coupées en tranches (wafers) pour prendre la forme souhaitée (monocristallin ou polycristallin).
- Le traitement anti-reflet
Le traitement anti-reflet est nécessaire afin que les lingots ou tranches de silicium ne puissent pas refléter la lumière. À l’issue de ce procédé, la surface des feuilles n’est plus lisse et sa texture est complètement transformée. Elle est désormais en mesure d’absorber une quantité importante de lumière.
- Le dopage des couches
Pour doper les couches de silicium (ajouter des charges + ou -), on dépose du phosphore ou du bore à très haute température sur la face avant du module. On obtient alors des cellules avec des couches dopées qui, une fois soumises à l’irradiation solaire, vont produire de l’électricité.
- La mise en place du circuit électrique
Cette étape consiste à imprimer un circuit électrique sur la surface des modules afin que le courant produit et recueilli grâce à l’effet photovoltaïque puisse être transféré.
- L’association des cellules et l’assemblage final du panneau
Pour former une structure fonctionnelle et solide, les cellules photovoltaïques doivent tout d’abord être connectées entre elles (environ 48 à 72 cellules pour un panneau). Il faudra ensuite les souder puis les encapsuler sous une plaque de verre trempé. L’assemblage s’achève avec la mise en place d’un support en aluminium qui viendra encadrer l’ensemble pour former un panneau photovoltaïque.
Lors du montage de l’équipement, une boîte de jonction placée derrière la plaque sera nécessaire afin de connecter l’ensemble du dispositif générateur de courant à l’onduleur. Ce dernier va servir à convertir le courant continu produit en courant alternatif.
Comment installer un panneau solaire photovoltaïque ?
L’installation des panneaux photovoltaïques, notamment si elle s’effectue sur une surface assez importante, nécessite un savoir-faire technique spécifique ainsi qu’un certain nombre d’outils et d’accessoires. De ce fait, il est toujours vivement recommandé de faire appel à des techniciens compétents et bien équipés pour la pose des éléments. De manière générale, la mise en place des dispositifs devrait se dérouler comme suit :
- La vérification et la préparation de la zone d’installation
- La pose des abrègements (inférieurs et latéraux)
- La mise en place de l’écran sous-toiture (système d’étanchéité)
- La pose des rails et des panneaux solaires
- Le branchement des panneaux à l’onduleur
- Le branchement de l’onduleur au réseau électrique ou à un système de stockage (batteries solaires)
Panneaux photovoltaïques : les avantages de passer à l’énergie solaire
Si le passage à l’énergie solaire semble être une démarche logique dans un contexte où la transition énergétique et écologique est complètement enclenchée, ce choix présente en réalité de nombreux avantages. En faisant le choix d’utiliser des panneaux solaires photovoltaïques, les ménages bénéficient de :
- Une source d’énergie renouvelable propre, inépuisable et totalement gratuite
L’utilisation des panneaux solaires donne accès à un courant 100 % vert et gratuit. En outre, puisque plus de 85 % des éléments des panneaux solaires sont recyclables et parce que les équipements ont une durée de vie assez élevée (40 à 50 ans), il s’agit d’une solution parfaitement écologique et durable.
- D’importantes économies d’énergie et différentes aides financières disponibles
L’autoconsommation permet à un foyer de réaliser jusqu’à 40 % d’économies sur ses factures énergétiques. Par ailleurs, l’installation des panneaux photovoltaïques est également éligible à diverses aides financières : prime à l’autoconsommation, MaPrimeRénov ’ solaire, TVA réduite à 5,5 %, aides locales et régionales, etc…
- Une plus value du bien immobilier
