Panneau solaire : Fonctionnement et utilité (Guide 2020)

Qu’est-ce que c’est un panneau solaire ?

Les panneaux solaires ou modules solaires sont des dispositifs conçus pour capter le rayonnement électromagnétique du soleil, pour son utilisation ultérieure et sa transformation en diverses formes d’énergie utile, telles que l’énergie thermique obtenue grâce à des capteurs solaires, et l’énergie électrique obtenue grâce à des panneaux solaires photovoltaïques.

Le système solaire est apparu au milieu du XXe siècle et était utilisé pour fournir une puissance constante aux satellites placés en orbite autour de la terre, et plus tard pour améliorer la qualité de vie de populations éloignées de toute forme de câblage ou de transmission électrique conventionnel.

Depuis lors, il a gagné en importance comme alternative possible aux formes traditionnelles d’énergie, qui sont en crise depuis la fin du siècle en raison de la demande mondiale extrêmement élevée d’énergie et du coût écologique élevé de sa production.

A quoi servent  les panneaux solaires ?

Le panneau solaire sert à produire de l’électricité

L’énergie solaire présente de nombreux avantages qui en font l’une des plus prometteuses. Renouvelable, non polluant et disponible sur toute la planète, le système solaire contribue au développement durable et à la création d’emplois dans les zones où il est implanté.

De même, la simplicité de cette technologie la rend idéale pour une utilisation dans des points de réseau isolés, des zones rurales ou des zones d’accès difficile, pour faciliter l’auto-alimentation électrique de ses populations. L’énergie solaire est également utile pour produire de l’électricité à grande échelle et l’injecter dans le réseau, en particulier dans les zones géographiques dont la météorologie fournit des heures d’ensoleillement abondantes par an.

Les modules de collecte solaire nécessitent une maintenance relativement simple qui, associée à la diminution progressive et accélérée du coût des cellules photovoltaïques  explique les perspectives favorables actuellement disponibles pour la technologie solaire dans la production de l’électricité.

Le système solaire permet de réaliser des économies

La consommation d’énergie est une dépense permanente, ce qui équivaut à un trou dans la poche où nous jetons de l’argent, un système photovoltaïque nous fournit l’énergie que nous consommons donc cela représente des économies totales, nous ne dépenserons plus d’énergie dans au moins 25 ans.

Les panneaux solaires sont plus respectueux de l’environnement

Les panneaux solaires contribuent à réduire les gaz à effet de serre de 35% dans le monde. Parce que la production d’énergie est  essentiellement responsable de l’effet de serre. Ce système solaire produit alors de l’énergie propre à partir d’une source inépuisable qui est le soleil.

Les différents types des systèmes solaires (panneaux solaires)

Les panneaux solaires sont utilisés pour produire de l’électricité à partir de la lumière du soleil. Selon les cas, on peut parler de trois types de panneaux:

Les panneaux solaires thermiques

Panneaux solaires à travers lesquels circule de l’eau ou un thermorécepteur liquide, qui est chauffé avec l’énergie captée par le soleil et est ensuite pompé dans un thermos rempli d’eau potable, lorsque la chaleur transmise est transférée, le cycle est redémarré.

Grâce aux panneaux solaires thermiques, vous pouvez vous procurer de l’eau chaude pour une utilisation quotidienne ou pour chauffer des pièces.

Les panneaux solaires photovoltaïques

Il s’agit de cellules photovoltaïques installées sur le toit de la maison. ces dernières convertissent la lumière en électricité pour créer une cellule photovoltaïque responsable de la charge générée et du stock, pour quatre usages différents de l’électricité locale.

Les panneaux solaires hybrides

Comme son propre numéro l’indique, il s’agit d’une solution qui combine les deux précédentes pour, dans un seul panneau, capter l’énergie du soleil pour produire de l’électricité et, aussi, produire de la chaleur pour chauffer l’eau chaude sanitaire ou chauffer une maison.

Ainsi, la musculature de ce type de panneaux solaires hybrides est évidente, car elle favorise à la fois les utilisations et, aussi, parce qu’elle implique une réduction significative de l’espace nécessaire à l’installation. En effet, en optant pour ce type de panneau mixte, vous passez de deux installations à une panneaux solaires hybrides.

Par conséquent, cette alternative est idéale pour ceux qui veulent profiter au maximum du soleil, mais qui ont des difficultés à le faire en raison du manque d’espace. En plus des propriétaires, ceux de tout autre établissement (écoles, hôpitaux, etc.) peuvent également utiliser des installations solaires hybrides. En outre, ces panneaux peuvent être très adaptés à votre application industrielle.

Fonctionnement d’un panneau solaire

Comment fonctionne un panneau solaire photovoltaïque ?

Lorsque les photons frappent une cellule solaire, ils frappent les électrons et les libèrent de leurs atomes. Si les conducteurs sont connectés aux côtés positif et négatif d’une cellule, ils forment un circuit électrique. Lorsque les électrons traversent un tel circuit, ils génèrent de l’électricité.

Plusieurs cellules forment un panneau solaire et plusieurs panneaux (modules) peuvent être connectés ensemble pour former un panneau solaire. Plus vous pouvez déployer de panneaux, plus vous pouvez espérer générer de puissance.

Les types de cellules photovoltaïques

  • Les cellules de silicium monocristallin

Le silicium monocristallin est le matériau de base des puces de silicium qui sont utilisées en pratique dans tous les équipements électroniques actuels. Dans le domaine de l’énergie solaire, le silicium monocristallin est également utilisé pour fabriquer des cellules photovoltaïques en raison de sa capacité à absorber les radiations.

Le silicium monocristallin est constitué de silicium dans lequel le cristallin rouge du solide entier est continu. Cette structure cristalline ne brise pas les bords et est exempte de toute limite de grain.

Le silicium monocristallin peut être préparé comme:

  • Un semi-conducteur intrinsèque qui est un composant uniquement de silicium très pur
  • Il peut également être dopé en ajoutant d’autres éléments tels que le bore ou le phosphore.

Le silicium monocristallin est utilisé pour fabriquer des panneaux photovoltaïques de haute performance.

Les exigences de qualité des panneaux solaires monocristallins ne sont pas très difficiles. Dans ce type de plaques, les exigences en matière d’imperfections structurelles sont moins élevées par rapport aux applications microélectroniques. Pour cette raison, le silicium de la plus basse qualité est utilisé.

Malgré cela, l’industrie de l’énergie solaire photovoltaïque au silicium monocristallin s’est considérablement développée.

  • Les cellules de silicium polycristallin

Les panneaux solaires à base de cellules polycristallines ont une longue histoire dans l’industrie, puisque leur fabrication a commencé dès les années quatre-vingt. Leur plus grand avantage par rapport aux cellules monocristallines provient d’un processus de production à moindre coût, ce qui fait baisser le prix final de ces systèmes.

Pour ce produit, le silicium est fondu et mis dans des moules avec lesquels les cellules sont mises en forme. Avec ce procédé, non seulement une quantité beaucoup plus petite de cet élément est utilisée, mais les pertes en phase de production sont également évitées.

Bien que ces cellules soient plus abordables, elles présentent certains inconvénients. La moindre tolérance thermique de ces cellules signifie qu’elles ont un rendement inférieur à l’alternative monocristalline. En effet, on estime que dans les panneaux comprenant ces cellules, le taux d’efficacité est au maximum de 16%, principalement en raison de la moindre quantité de silicium qu’ils incorporent.

L’effet négatif des températures élevées sur ces cellules est ce qui les  rend encore moins attractives que les cellules monocristallines pour les utilisateurs vivant dans des zones chaudes, ainsi que leur moindre efficacité par rapport à l’espace ; sont également répertoriés comme des inconvénients de ces systèmes.

Ainsi, bien que les deux cellules contiennent du silicium, elles présentent des comportements différents en fonction d’aspects tels que la quantité de lumière ou les dimensions nécessaires. Le prix est un autre problème clé qui, augmente dans le cas des cellules monocristallines.

Cependant, à mesure que l’industrie mûrit, les coûts de production sont réduits, de sorte que l’acquisition de panneaux photovoltaïques avec ces cellules devient plus abordable.

  • Les cellules de silicium amorphe

Bien que les types de panneaux les plus courants soient ceux décrits, mono et polycristallins, il ne faut pas oublier également les panneaux solaires en silicium amorphe, ou encore appelés «couche mince».

Le fonctionnement d’une cellule solaire avec une fine couche de silicium amorphe est le même que celui d’une cellule cristalline, mais son élaboration est très différente. Les aspects caractéristiques de cette technologie sont:

  • Processus de fabrication simple et automatisation facile.
  • Besoin de peu de matière active et réduction de la gastro-énergie et des coûts.
  • Facilité de fabrication de modules flexibles avec une efficacité quantique dans une large gamme de spectre.

Les cellules en silicium amorphe ont été les premières cellules à couches minces qui ont commencé à être commercialisées, cependant, en raison de la baisse des prix des panneaux solaires cristallins, elles ont perdu des positions sur le marché et actuellement leur mise en œuvre est très limitée.

La technologie du silicium amorphe a un rendement bien inférieur à ceux à base de silicium cristallin, principalement débattue dans la mauvaise qualité du silicium utilisé, dont la structure interne rend difficile la collecte des porteurs photogénérés. Cependant, elle est particulièrement adaptée à une utilisation en intérieur, dans des atmosphères poussiéreuses, etc.

Les panneaux solaires en silicium amorphe ne sont pas constitués de l’union de cellules individuelles comme dans les panneaux solaires cristallins, mais plutôt d’une feuille découpée sur mesure dans laquelle on observe de fines bandes qui séparent les cellules, créés et reliés entre eux lors de l’élaboration du module lui-même, dont l’encadrement facilite sa manipulation et son assemblage.

La gamme de tensions est également plus large que dans le silicium cristallin, allant de quelques volts à des dizaines de volts et cela les rend également intéressants pour les systèmes de pompage solaire.

Comment fonctionne un panneau solaire thermique ?

Le sujet de l’énergie solaire est très vaste, mais quand on en parle, il faut savoir faire la différence entre un panneau solaire photovoltaïque et un panneau solaire thermique, le premier est utilisé pour produire de l’électricité propre, et le second sert à obtenir de l’eau chaude.

Les panneaux solaires thermiques  tirent parti de l’énergie du soleil pour produire de la chaleur, qui sert à chauffer l’eau.

En concentrant la chaleur du soleil dans les capteurs solaires, un effet de serre est utilisé à l’intérieur du panneau.

  • La chaleur est fournie au circuit primaire, principalement de liquide antigel pour résister aux conditions environnementales, que ce soit de froid extrême ou de chaleur.
  • Grâce à un système d’échange de chaleur, la chaleur traverse l’eau et la chauffe ainsi.
  • L’eau chaude est acheminée vers un réservoir thermique, où elle est stockée et maintenue au chaud afin de pouvoir être utilisée à tout moment de la journée.

Les chauffe-eau solaires sont l’ensemble d’un panneau solaire thermique et d’un réservoir thermique. Une question très fréquente des radiateurs solaires, y aura-t-il de l’eau chaude la nuit ou les jours nuageux? La réponse est oui, c’est exactement à quoi sert le ballon thermique, pour stocker l’eau chaude utilisable à tout moment.

Utiliser des chauffe-eau solaires, c’est beaucoup plus écologique que de consommer de l’électricité ou du gaz, c’est un moyen de chauffer l’eau et non polluant, seule l’énergie du soleil est utilisée.

Comment fonctionne un panneau solaire hybride ?

Un système de génération de ce type aura deux sources d’énergie. D’une part, il y aura les panneaux photovoltaïques habituels. Ces plaques génèrent l’énergie électrique du soleil et l’onduleur stocke l’énergie dans des batteries, convertit le courant alternatif continu pour pouvoir l’utiliser, etc.

En plus des panneaux photovoltaïques, l’installation des panneaux solaires hybrides disposera d’une autre source d’énergie. L’un des plus courants est de combiner avec du carburant diesel.

Lorsque l’énergie fournie par le soleil n’est pas suffisante, ou dans certains cas, elle est moins rentable (parce que, par exemple, l’heure de la journée n’est plus optimale en termes d’ensoleillement), le système hybride utilise ce carburant diesel pour générer de l’énergie.

S’il s’agit d’énergie solaire hybride combinée à l’éolien, le système peut prendre l’un ou l’autre selon la disponibilité.

Avec ces concepts clairs, nous voyons que l’énergie solaire hybride présente un certain nombre d’avantages par rapport à l’énergie solaire à 100%.

Installation panneau solaire : Comment se faire ?

Détuiler à l’emplacement du panneau solaire

Pour installer des panneaux solaires sur la plupart des toits de tuiles, cela fonctionne de la même manière: retirez une ou trois tuiles, attachez le crochet et le solin, retirez les tuiles de l’endroit et remettez les tuiles là où elles étaient.

Ceci est valable pour le béton, l’argile et l’ardoise. Les outils utilisés varient selon le type, mais pas de beaucoup. La raison en est que les installateurs n’ont d’autre choix que de marcher dessus et de casser inévitablement certaines des tuiles.

Le propriétaire doit avoir des carreaux supplémentaires qui traînent, ou les installateurs doivent être en mesure de trouver des tuiles pareilles pour pouvoir les remplacer.

Ces jours-ci, les installateurs solaires sont devenus assez bons pour travailler avec des toits de tuiles. Assurez-vous simplement d’obtenir quelque chose par écrit avant de commencer le travail, pour vous assurer que votre assurance ou garantie couvre tout dommage à votre toit.

Poser les abergements inférieurs et latéraux

Lors de la pose d’un système solaire, une membrane isolante doit être installée. Il s’agit d’une couche technique de plastique qui a pour fonction de créer une barrière imperméable mais respirante. Il est recommandé de laisser une couche d’air entre la membrane isolante et la couche d’étanchéité afin d’éviter l’apparition de moisissures.

La membrane est généralement agrafée à la structure en bois du toit. Si cela est impossible et que la membrane doit être posée directement sur l’isolant, alors choisissez une membrane à haute perméabilité à la vapeur d’eau, qui permet le passage de la vapeur et les risques de condensation sur l’isolant.

Poser l’écran sous-toiture ou un système d’étanchéité

En fonction de l’installation, les panneaux solaires peuvent également être placés sur un système d’étanchéité composé de pièces plastiques souples qui doivent être installées sur le toit ; une base rigide composée de lattes en bois ou en aluminium est nécessaire. Ce système d’étanchéité est vissé sur les lattes dans la zone où les panneaux solaires peuvent être situés.

Pose de l’écran sous-toiture

Pour installer un écran sous-toiture il faut installer des se réalise par bandes horizontales successives du bas vers le haut.

Avec une agrafeuse, immobilisez les bandes de l’écran sous-toiture puis clouez. N’oubliez pas de respecter l’écartement prescrit par le fabricant.

Pose du système d’étanchéité

La prochaine étape consiste à fixer des couches en aluminium en tant que système d’étanchéité, qui seront là où les panneaux seront ancrés. Elles doivent être placés droits et parallèles les uns aux autres.

Poser les rails et les panneaux

Une fois le système d’étanchéité en place, le placement des panneaux solaires peut commencer. Les panneaux sont fixés aux profilés en aluminium avec des agrafes

La fixation ne doit pas être trop serrée pour permettre l’ajustement dans le cadre. Une fois qu’ils sont dans la position souhaitée, ils seront fermement serrés en suivant les instructions suggérés par le fabricant.

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