Comprendre le photovoltaïque

L’effet photovoltaïque, de transformation de la lumière du soleil en électricité, a été découvert en 1839 par Antoine Becquerel, un physicien français. Un matériau (semi-conducteur) absorbe la lumière du soleil et transfère les photons qui en sont issus aux charges électriques (électrons) qui sont collectées afin de leur permettre de circuler et de créer un courant électrique. À l’heure actuelle, on peut produire sa propre électricité domestique grâce aux panneaux photovoltaïques. Cette énergie dite « verte » n’émet pas de gaz à effet de serre responsable du réchauffement climatique. Elle est également inépuisable, sa seule source étant le soleil.

Actuellement, il existe plusieurs technologies pour produire les cellules photovoltaïques qui composent les panneaux.

Technologie de première génération : l’utilisation de silicium cristallin

Les cellules en silicium cristallin sont composées de grandes plaques (les wafers) coupées à partir de soit un seul cristal de silicium (monocristallin), soit d’un bloc de cristaux de silicium (polycristallin) ou encore issus d’un long ruban de silicium, appelé « ribbon », préalablement assemblé.

Technologie de deuxième génération : technologie des couches minces (thin film)

Les modules en couches minces sont constitués de très fines couches d’un matériau photosensible, déposées sur un support peu coûteux tel que le verre, l’acier inoxydable ou le plastique. La production de ce type de cellules est donc moins onéreuse que la première génération car elle consomme moins de matériaux semi-conducteurs et ne nécessite pas de transformation du silicium en “wafers”.

C’est la technologie de première génération qui est actuellement utilisée dans la fabrication des panneaux photovoltaïques.

Élément chimique naturel le plus abondant après l’oxygène. On le retrouve dans le sable ou le verre. Il n’est pas difficile mais cependant toujours coûteux d’obtenir des cristaux de silicium très purs, nécessaires à la fabrication des cellules photovoltaïques.

Apprenez-en davantage sur les composantes d’une installation photovoltaïque sur notre page dédiée au fonctionnement des panneaux photovoltaïques.

Les panneaux photovoltaïques sont composés de cellules photovoltaïques transformant l’énergie du soleil en électricité. Elles sont composées d’un matériau semi-conducteur appelé silicium.

Lors de leur exposition aux rayons du soleil, les électrons s’agitent pour passer d’un atome à l’autre. Pour qu’un courant électrique soit créé, il faut que ces électrons circulent dans un seul et unique sens. On crée une tension électrique entre une borne négative possédant un surplus d’électrons et une borne positive possédant un déficit d’électrons. Il se produit une circulation de la borne négative vers la borne positive. C’est le même phénomène que celui qui se produit dans une pile.

Attention ce n’est pas la chaleur mais la lumière qui active les électrons. Les cellules ne sont donc jamais actives la nuit.

Les modules photovoltaïques (ou panneaux solaires photovoltaïques) sont des générateurs électriques composés de cellules photovoltaïques, utilisés dans les installations photovoltaïques. Ils captent les rayons du soleil pour produire un courant continu qui sera envoyé vers un onduleur qui transforme ce courant en alternatif.

• Composition: la cellule photovoltaïque
• Types: les panneaux photovoltaïques monocristallins et polycristallins
• Types de poses de panneaux: surimposition, intégration, tracker (suiveur) solaire, installation au sol, installation sur toit plat.

Quelles différences existent-ils entre les panneaux de type monocristallins et les panneaux de type polycristallins?

Les panneaux photovoltaïques monocristallins ont comme avantage principal d’avoir un meilleur rendement (+/- 200 Wc/m²). Ils sont idéal si la surface de votre toiture est limitée. Cependant, malgré une large gamme de choix de fabricants, leurs prix restent plus élevés que les panneaux polycristallins.

Les panneaux photovoltaïques polycristallins sont moins chers à produire que les panneaux monocristallins et permettent un meilleur agencement des cellules au sein des panneaux photovoltaïques. Même si ce genre de panneaux possèdent un rendement légèrement inférieur aux panneaux monocristallins (+/- 150 Wc/m²), ceux-ci restent tout à fait acceptables et dans des gammes de prix plus abordables.

Les installations domestiques de panneaux photovoltaïques vous permettent de devenir un véritable producteur d’électricité à domicile. Une connexion s’établit entre votre installation et le réseau électrique local vous permettant de l’approvisionner en électricité et d’y puiser quand vous en avez besoin.

Les centrales électriques photovoltaïques: à l’instar des centrales classiques au gaz, charbon, nucléaire… elles alimentent plusieurs dizaines de milliers de foyers en électricité « verte », c’est-à-dire sans production de gaz à effet de serre.

L’électrification de zones isolées: dans les zones rurales ou certaines régions de pays en voie de développement n’étant pas raccordées au réseau électrique, l’installation est connectée à une batterie stockant l’énergie produite durant la journée pour la redistribuer à n’importe quel moment.

Dans les objets de la vie quotidienne: les cellules photovoltaïques peuvent être utilisées dans de nombreux appareils électriques de la vie quotidienne, comme les montres, les calculatrices… mais aussi les jouets, les chargeurs, les toits ouvrants et plus récemment des vêtements!

La productivité est différente de la production d’une installation, même si ces deux notions sont étroitement liées.

Lorsque vous allez choisir vos panneaux et votre onduleur, on va vous parler de productivité en Wc (Watt-crête). Votre production quant à elle sera exprimée en Wh (Watt-heure). La productivité est une estimation selon des paramètres de conditions « optimales » de production. On s’en sert pour savoir ce que « a priori » une installation va produire si la température, l’ensoleillement, l’orientation, etc. sont bons. On vous dira que si vous avez une productivité de « X » Wc, normalement votre production annuelle (qui varie chaque mois) devrait se trouver entre « Y et Z » Wh.

Sur base de la productivité d’une installation, on peut prévoir la production de celle-ci, qui évidemment variera d’une année à l’autre selon les conditions météorologiques et l’âge de votre installation.

« L’efficacité » d’une installation photovoltaïque répond à la question: combien de watt heure (kWh = quantité d’énergie) mon panneau produira-t-il dans des conditions optimales de fonctionnement?

En voici la réponse: les panneaux sont testés pour fonctionner de manière optimale à une température de 25° et un ensoleillement de 1000W/m².

Un string de panneaux est une chaîne de panneaux reliées à l’onduleur. Cette méthode évite de devoir relier chaque panneau à son propre onduleur.

En effet, les strings de panneaux permettent d’envoyer toute la tension à un seul onduleur.

La tension est dès lors optimalisée.

Pour en savoir plus, consultez notre page dédiée au fonctionnement des panneaux photovoltaïques, section Les Strings de panneaux: palliez aux pertes de production.

Les panneaux photovoltaïques d’une installation sont reliés en strings (boucles). Cela signifie qu’ils sont montés en série et pas chacun séparément. Dans un string de panneaux photovoltaïques, tous les panneaux s’adaptent à celui qui aura la puissance la plus faible. En conclusion, si un seul panneau est ombragé, c’est toute la production qui s’en verra affectée.

C’est donc l’un des points principaux dont notre technico-commercial tiendra compte lors du calepinage et l’établissement du devis.

Les “diodes by pass” sont des composants électroniques permettant d’éviter les problèmes liés à l’ombrage. Ils s’associent à des réseaux de cellules photovoltaïques au sein d’un même panneau et permettent au courant de circuler en isolant la cellule ombragée afin d’éviter les baisses de production.

Pour en connaître davantage, consultez notre page dédiée au fonctionnement d’une installation photovoltaïque.

Le taux de rendement des panneaux photovoltaïques est la production d’électricité réelle par rapport à un certain ensoleillement.

Si l’ensoleillement est plus ou moins important, la production sera influencée, même si le panneau a une très bonne efficacité à la base.

Le rendement constitue un des premiers critères à prendre en considération dans le choix des panneaux photovoltaïques. Découvrez notre FAQ dédiée aux critères pour de bons panneaux photovoltaïques.

Tout d’abord, plusieurs paramètres sont à prendre en compte pour définir l’installation qui convient le mieux à vos besoins.

Si vous faites appel à une entreprise professionnelle qualifiée, ces paramètres ne seront pas laissés au hasard. Il faudra tenir compte de l’inclinaison de votre toiture, de son orientation, de la surface disponible, de l’ombrage, de votre consommation, de votre isolation… L’expertise et le savoir-faire d’Energreen vous garantiront un travail de qualité fiable.

Ensuite, la qualité des matériaux utilisés est importante, le rendement des panneaux et l’efficacité de l’onduleur dépendant des marques et des technologies utilisées par les fabricants.

Enfin, selon les contraintes de votre bien, il existe d’autres solutions que la pose de panneaux photovoltaïques sur la toiture. Ils peuvent être posés au sol, sur la façade ou encore, suivre la course du soleil grâce à un suiveur solaire.

Une installation photovoltaïque est constituée de divers éléments:

• Les panneaux photovoltaïques (ou modules) transforment la lumière du soleil en électricité.
• L’onduleur convertit le courant électrique continu produit par l’installation en courant électrique alternatif à destination domestique.
• Les structures de montage (rails, crochets,…) permettent de maintenir les panneaux photovoltaïques solidement en place sans compromettre l’étanchéité de votre toiture et de résister aux conditions climatiques.
• Les sectionneurs de courant sont des mécanismes de sécurité contre les risques d’électrocution.
• Le compteur de Certificats Verts permet de mesurer la production en kWh de votre installation photovoltaïque et de calculer le nombre de Certificats Verts à octroyer. Utile également pour comparer votre production d’une année à l’autre.

Vous souhaitez tout savoir sur les composantes d’une installation photovoltaïques? Visitez notre page dédiée au fonctionnement d’une installation photovoltaïque.

L’onduleur sert à transformer le courant continu produit par les panneaux photovoltaïques en courant alternatif adapté au réseau électrique de l’habitation.

Pour une raison économique : si le stockage se fait sur batterie, il y a risque de perte lorsque la batterie est pleine et que la production est encore possible. De plus, les batteries consomment de l’électricité pour fonctionner. Enfin, si vous décidez de ne pas réinjecter d’électricité dans le réseau, vous ne bénéficierez pas du système des Certificats Verts et passerez à côté d’une aide financière non négligeable.

Au niveau écologique: chaque kilowatt-heure produit par votre installation épargne à votre fournisseur la production d’un kilowatt-heure d’origine fossile ou nucléaire.

C’est pour ces raisons qu’Energreen ne propose pas d’installation fonctionnant sur batterie. Celles-ci ne trouvent un réel intérêt que lorsqu’elles sont destinées aux sites isolés comme les zones rurales ou certaines régions dans les pays en voie de développement.

Les installations de panneaux solaires photovoltaïques convertissent la lumière du soleil en électricité grâce aux cellules photovoltaïques. Grâce à l’onduleur, le courant continu sera transformé en courant alternatif et relié au réseau de distribution d’électricité.

Les installations de panneaux solaires thermiques transforment la lumière du soleil en chaleur par rayonnement, c’est le principe de l’effet de serre. Ensuite, la chaleur est transmise par conduction à un circuit d’eau qui réchauffé, sera dirigé vers un ballon qui transférera sa chaleur au chauffe-eau domestique. L’inconvénient est que lorsque le chauffe-eau est “à bonne température”, les panneaux continuent à produire “rien”.

Ce système est plus contraignant à installer que des panneaux photovoltaïques car il nécessite des travaux de plomberie et donc le passage de tuyaux depuis votre toit jusqu’à votre chaudière.

Généralement exprimé par la dénomination “Wc”, le watt-crête est une unité de mesure représentant la puissance électrique maximale potentielle délivrée par une installation de panneaux photovoltaïques pour un ensoleillement standard de 1000W/m² à 25°C.

Pour la consommation d’un ménage moyen en Belgique, une puissance de 4 kWc suffit amplement.

Il existe plusieurs types de compteurs d’électricité. Vous pouvez disposer d’un compteur mécanique (électromagnétique) dit “à disque” (plus ancien) ou d’un compteur digital (électronique). Le compteur à disque est le seul à pouvoir être “à cliquet”, pour éviter la fraude en le faisant tourner à l’envers. Pour le reste, ils peuvent être mono ou bi-horaire. Le mécanique est bi-directionnel. Le digital quant à lui enregistre l’électricité produite et consommée séparément. Il faudra ensuite effectuer la différence entre les deux pour connaitre votre facture éventuelle.

Ces compteurs électriques peuvent tourner dans les deux sens et décompter l’énergie injectée par une installation de panneaux photovoltaïques de celle consommée. Le calcul de compensation se fait automatiquement.

L’installation d’un compteur électrique bidirectionnel, appelé également compteur double-flux, et son placement sont à charge de l’autoproducteur, c’est-à-dire du propriétaire de l’installation de panneaux photovoltaïques.

Dans ce cas, c’est le GRD qui communique la consommation et l’injection d’électricité par l’unité de production au fournisseur d’électricité et non plus le propriétaire du compteur en lui-même.

Les panneaux ne produisent de l’électricité qu’en captant les rayons du soleil. La nuit, votre installation de panneaux photovoltaïques ne produit donc pas d’électricité, vous consommez celle du réseau électrique local que vos panneaux ont contribué à produire la journée.

Il existe différents modèles de panneaux et diverses fabricants. En moyenne, on compte 1.6m² pour un panneau, soit 1160 mm de large et 1700 mm de longueur.

Le fonctionnement d’une installation photo-thermique diffère de celui d’un installation de panneaux solaires classiques. Contrairement au photovoltaïque, les panneaux thermiques ne sont pas prévus pour créer de l’électricité mais uniquement pour chauffer de l’eau (sanitaire) contenue dans un boiler.

Les cellules thermiques vont recueillir les photons qui vont faire augmenter la température des cellules et chauffer un liquide appelé « eau glycolée » (mélange d’eau et d’anti-gel). Ce liquide va circuler dans des canalisations via un courant alimenté par un circulateur (ou pompe de circulation). Ces canalisations vont se poursuivre en serpentin dans le boiler et permettra de chauffer l’eau à l’intérieur de celui-ci. Il n’y a pas de mélange entre les deux liquides, mais uniquement un transfert de chaleur au travers les conduites. Le liquide caloporteur va perde son énergie et repartira vers les cellules solaires pour gagner à nouveau en calorie et continuer le cycle de réchauffement de l’eau de votre chaudière.

Nous déconseillons, en Belgique, son utilisation. Cette technologie ne peut, en effet, couvrir seule l’entièreté de vos besoin annuels, contrairement au ballon thermodynamique. Ce dernier, appelé également pompe à chaleur pour eau chaude sanitaire dispose d’un mode de fonctionnement différent.

Un panneau solaire photovoltaïque fonctionne grâce à ce que l’on appelle l’effet photovoltaïque.

Comment cela fonctionne?

Les panneaux photovoltaïques, composés de plusieurs dizaines de cellules, sont combinées à du silicium. Ce matériau semi-conducteur absorbe la lumière du soleil (les photons) et transfère son énergie aux charges électriques (électrons) contenues dans les cellules. Ces photons vont la collecter afin de leur permettre de circuler et de créer un courant électrique continu grâce à leur déplacement.

Ce courant continu va ensuite être dirigé vers l’onduleur, raccordé à votre installation, lui-même raccordé à votre tableau électrique. Il va pouvoir ainsi transformer cette électricité en courant alternatif, afin d’être utilisé sur votre réseau électrique domestique.

À l’heure actuelle, on peut donc produire sa propre électricité domestique grâce aux panneaux photovoltaïques.