Installation SOLAIRE PhotoVoltaïque

Historique du PVPanneau photoVoltaïque

Tout commence en 1839Alexandre Edmond Becquerel observe l'effet photovoltaïque : une électrode plongée dans une solution conductrice produit un courant sous la lumière., mais il faudra plus d'un siècle pour en faire de l'électricité utile. En 1954Aux Bell Labs (USA), Chapin, Fuller et Pearson présentent la première cellule au silicium au rendement « pratique » : environ 6%., les laboratoires Bell créent la première cellule au silicium réellement exploitable. Quatre ans plus tard, le photovoltaïque trouve son premier grand débouché dans l'espaceLe satellite Vanguard 1 (1958) est alimenté par des cellules solaires : sans carburant ni pièce mobile, le PV est idéal en orbite., où il n'a aucun rival.
Sur Terre, c'est le choc pétrolier de 1973La flambée du prix du pétrole pousse les États à financer la recherche sur les énergies alternatives, dont le solaire. qui lance vraiment la recherche, avant la démocratisation des années 2000 portée par la chute des coûts.

Où en est-on ?

Le rendement des modules du commerce est passé d'environ 6% dans les années 1960 à plus de 24% aujourd'huiEt l'on dépasse 47% en laboratoire avec des cellules multijonctions : nous y reviendrons dans cette page..

Les technologies en présence

Aujourd'hui, plus de 90% des panneaux installés reposent sur le silicium cristallinLe silicium est le 2e élément le plus abondant de la croûte terrestre, après l'oxygène.. On distingue trois grandes familles.

Le silicium monocristallin :

Découpé dans un lingot d'un seul cristalProcédé Czochralski : on tire lentement un cristal unique hors du silicium en fusion., il offre un aspect noir et uniforme et le meilleur rendement commercial (environ 19 à 24%). Plus cher, il est idéal quand la surface de toiture est comptée.

Le silicium polycristallin :

Refroidi en plusieurs cristaux, il a un aspect bleu nuancé à reflets. Rendement un peu plus modeste (14 à 18%) et coût historiquement plus bas, mais il a presque disparu du marché face au monocristallin moderne (PERC, TOPConAméliorations de la face arrière de la cellule qui ont fait bondir le rendement du monocristallin depuis ~2017.).

Les couches minces :

Ici, une fine couche de matériau (amorphe, CdTe, CIGSa-Si (silicium amorphe), Tellurure de Cadmium, Cuivre-Indium-Gallium-Sélénium.) est déposée sur un support. Rendement plus faible (6 à 19% selon la filière, l'amorphe en bas, le CdTe en haut) mais panneaux légers, parfois souples, qui se comportent bien par forte chaleur et lumière diffuse.

Du laboratoire au toit : pourquoi un tel écart ?

Entre le rendement record annoncé en laboratoire et ce que produit vraiment le toit, l'écart est réel. Un module du commerce tourne autour de 20 à 24%, et sur une année plusieurs facteurs viennent encore rogner la production :
• La températureLa tension chute quand le panneau chauffe ; nous le détaillons dans les caractéristiques électriques. des cellules en plein soleil.
• L'ombrage et les salissuresFeuilles, poussière, fientes, neige... une cellule à l'ombre pénalise toute sa chaîne..
• Les pertes dans le câblage et l'onduleurRésistance des fils en courant continu + rendement de conversion DC→AC de l'onduleur (≃ 96 à 98%)..
On résume tout cela par le Ratio de PerformancePR : rapport entre l'énergie réellement produite et l'énergie théorique. Une bonne installation vise 0,80 à 0,85..