Composition d’un panneau photovoltaïque : ce qu’il faut savoir

Qu’est-ce qu’un panneau photovoltaïque ?

Un panneau solaire photovoltaïque est un équipement plat de forme rectangulaire, dont la surface est comprise entre 1,5 et 2 m². Il sert à capter les rayons du soleil pour les transformer en électricité. Il contient des cellules solaires qui convertissent les photons du rayonnement solaire en courant continu, mais aussi plusieurs autres composants.

En exploitant une source d’énergie renouvelable et gratuite, les panneaux photovoltaïques permettent de faire jusqu’à 40% d’économies énergétiques. En même temps, ils réduisent votre empreinte carbone grâce à leur mode de production d’énergie entièrement propre et écologique.

Fonctionnement d’un panneau photovoltaïque

Pour fonctionner et produire suffisamment d’énergie électrique, un panneau solaire photovoltaïque doit être exposé à la lumière du soleil. Cependant, il fonctionne aussi même par temps nuageux, mais la baisse de luminosité réduit le rendement du panneau. C’est donc la lumière visible du soleil qui est exploitée, mais pas la chaleur comme c’est le cas des panneaux thermiques. Les photons sont transformés en électricité grâce à l’effet photovoltaïque ou effet photoélectrique. Le processus comporte plusieurs étapes :

1. Les photons des rayons solaires sont captés par les cellules photovoltaïques, aussi appelées cellules solaires ;
2. Quand les photons frappent les électrons des cellules solaires, cela provoque une excitation des électrons qui se mettent à se déplacer très rapidement ;
3. Les électrons se déplacent dans les conducteurs et se dirigent vers les bornes électriques, créant un courant continu ;
4. Le courant continu est converti en courant alternatif par un micro-onduleur situé au dos de chaque panneau, ou par un onduleur central ;
5. Le courant alternatif passe par un boîtier de contrôle et ensuite par un compteur solaire ;
6. L’électricité ainsi produite alimente le réseau électrique de votre logement pour couvrir vos besoins de la journée ;
7. Le surplus non-consommé est injecté sur le réseau pour être revendu au fournisseur d’électricité.

Bon à savoir : pour faire des économies énergétiques, il est conseillé de synchroniser vos usages avec les heures de pic de production, c’est-à-dire entre 11 et 15 heures. En optimisant votre autoconsommation, vous rentabilisez également plus rapidement votre installation. Toutefois, il faut savoir que les panneaux produisent de l’électricité pendant une bonne partie de la journée.

Les différents types de panneaux photovoltaïques

Deux principaux types de panneaux solaires photovoltaïques sont à distinguer : les panneaux monocristallins, et ceux de type polycristallin. Comme leur nom l’indique, les panneaux photovoltaïques monocristallins sont constitués de cellules solaires monocristallines. Celles-ci sont fabriquées avec un seul cristal de silicium, ce qui leur confère une grande homogénéité. Les panneaux monocristallins se reconnaissent à leur couleur noir.

Grâce à la pureté de leurs cellules, les panneaux monocristallins captent plus facilement la lumière, ce qui se traduit par un rendement élevé. Celui-ci est compris entre 18 et 24%. De plus, ils ont une durée de vie plus longue, de l’ordre de 30 à 40 ans, parfois plus.

Les panneaux photovoltaïques polycristallins sont composés de cellules solaires dont le processus de fabrication utilise plusieurs cristaux de silicium. Ils sont reconnaissables à leur couleur bleu caractéristique. Moins chers à fabriquer, ces panneaux ont aussi un rendement moindre, compris entre 13 et 18%.

À noter : les panneaux monocristallins dominent aujourd’hui le marché du photovoltaïque. Leur processus de fabrication est devenu moins coûteux, se traduisant par un rapport qualité/prix élevé. En outre, ils sont de plus en plus performants. Les panneaux monocristallins améliorés de type PERC ou de type N offrent ainsi un rendement allant jusqu’à 25%.

Quelle est la composition d’un panneau solaire photovoltaïque ?

En regardant la structure d’un panneau solaire photovoltaïque, on voit qu’il est constitué de plusieurs composants. Ceux-ci sont en grande partie installés à l’intérieur du cadre, mais quelques éléments sont également placés à l’extérieur.

Composition d’un module photovoltaïque

Le module est le dispositif plat qui s’installe sur le toit. Il comporte plusieurs composants :

• Cadre en aluminium : le châssis a pour rôle de rigidifier l’ensemble de la structure du module photovoltaïque ; sa conception lui permet de résister aux agressions extérieures pendant la durée de vie du panneau ;
• Jointure d’étanchéité : le joint étanche protège les différents composants internes du panneau contre toute infiltration d’eau de pluie et d’air ;
• Verre de protection avant : il s’agit d’un vitrage réalisé en verre trempé ultra-résistant ; en plus de contribuer à l’étanchéité du panneau, il protège aussi les cellules solaires contre les chocs physiques et les intempéries ; la plaque de verre reçoit un traitement anti-reflet pour permettre aux rayons du soleil d’atteindre facilement les cellules solaires ;
• Couche d’encapsulant EVA : la couche EVA (éthylène-acétate de vinyle) sert d’agent encapsulant ; elle recouvre la matrice cellulaire tout en offrant une protection supplémentaire contre l’infiltration d’air et d’humidité, sans atténuer l’effet photovoltaïque ;
• Matrice cellulaire : c’est le cœur du panneau solaire photovoltaïque ; elle est formée par les cellules solaires ainsi que par une grille conductrice et une diode by-pass ; celle-ci a pour fonction de permettre le contournement du courant en cas de problème sur certaines cellules afin d’empêcher le phénomène de « point chaud » (hot spot) qui pourrait altérer les cellules ;
• Couche d’encapsulant arrière : il s’agit d’une deuxième couche EVA qui recouvre la face arrière de la matrice cellulaire ;
• Feuille de support : la feuille de support arrière est réalisée en PVF (polyfluorure de vinyle) ; ce plastique épais a pour fonction de protéger la face arrière du panneau photovoltaïque ; sur les panneaux « bifaciaux » ou bi-verre, une deuxième plaque de verre fait office de feuille de fond.

Les composants extérieurs du panneau photovoltaïque

Quelques composants sont placés à l’extérieur du panneau photovoltaïque :

• Le boîtier de dérivation : placé au dos du module, ce boîtier abrite tous les câbles électriques du panneau photovoltaïque ; il sert également à prévenir les risques de surintensité de courant ;
• Les câbles de sortie : ils permettent de connecter électriquement le panneau à l’ensemble de l’installation photovoltaïque ; ces câbles sont protégés par une gaine en caoutchouc ;
• Les connecteurs MC4 : il s’agit d’un type de connecteurs propre aux panneaux solaires photovoltaïques ; ils servent à brancher chaque panneau à son micro-onduleur ; cependant, il est aussi possible de connecter plusieurs panneaux à un seul onduleur central; les connecteurs MC4 se fixent au bout des câbles de sortie.

À noter : sur une installation avec onduleur central, les panneaux sont d’abord reliés entre eux avant d’être raccordés à l’onduleur.

Peut-on recycler les panneaux solaires photovoltaïques ?

Les panneaux solaires photovoltaïques sont des dispositifs écologiques de production d’énergie à plus d’un titre. En effet, outre leur mode de production d’électricité propre, ils sont également recyclables à 95%. De plus, ils sont totalement rentabilisés en fin de vie grâce à leur longévité. Ainsi, les panneaux photovoltaïques bénéficient d’un cycle de vie vertueux grâce à la revalorisation de leurs composants.

• L’aluminium : constituant le cadre, l’aluminium est recyclable à l’infini ;
• Le verre : la vitre de protection avant, ainsi que le vitrage arrière des panneaux bi-verre, sont également recyclés à l’infini ;
• Les cellules solaires : le silicium des cellules solaires est récupéré et peut être réutilisé jusqu’à 4 fois pour la fabrication de nouveaux panneaux photovoltaïques ;
• Les éléments en plastique : les parties en plastique, comme l’encapsulant EVA, sont transformées en granulés pour servir de matières premières à d’autres filières de production ;
• Le circuit imprimé et les câbles : les éléments du circuit imprimés sont aussi recyclés, notamment les métaux comme le cuivre.

Le saviez-vous ? Lorsqu’ils arrivent en fin de vie, les panneaux solaires photovoltaïques doivent être déposés dans un point de collecte pour être recyclés. Si vous avez 40 panneaux ou plus, l’enlèvement se fait à domicile.