L’installation des panneaux solaires est une solution très privilégiée par la plupart des particuliers, c’est un un choix à la fois écologique et très rentable. Ce dispositif permet d’alimenter son foyer en électricité verte.
Les panneaux solaires photovoltaïques sont un système innovant capable de capter l’énergie envoyée par le soleil vers la Terre, et de la convertir en courant électrique continu.
Mais comment, au juste, une installation perchée sur votre toiture ou sur votre jardin parvient-elle à transformer la lumière du soleil en un courant électrique ? Entre autres, comment les panneaux solaires produisent-ils de l’électricité ?
Découvrez ci-dessous, dans cet article, l’essentiel à savoir sur les principaux mécanismes du fonctionnement des panneaux solaires.
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Comment marche un panneau photovoltaïque?
Le rayonnement solaire est devenu une source d’énergie inépuisable et parfaitement gratuite.
Or, le progrès des technologies et du fonctionnement des panneaux photovoltaïques a permis aujourd’hui la pleine exploitation de cette manne énergétique, et la production de votre propre électricité pour diminuer votre facture de façon très marquante tout en gagnant en autonomie.
Les panneaux photovoltaïques sont composés de cellules photovoltaïques à base de silicium. Ce dernier est un semi-conducteur qui utilise l’énergie des photons contenus dans la lumière du soleil pour produire un courant continu. Cette électricité est dite “verte”, vu que sa production n’émet pas de gaz à effet de serre.
L’onduleur transforme ensuite ce courant continu en un courant alternatif ( celui qui est utilisé dans le circuit électrique de nos maisons).
En gros, Les panneaux photovoltaïques produisent l’électricité grâce à la lumière du soleil, et non grâce à sa chaleur, ces derniers fonctionnent donc très bien dans les régions les plus froides.
Comment fonctionne un panneau solaire ?
Les panneaux solaires sont des plaques de quelques centimètres d’épaisseur qui permettent de produire l’électricité solaire.
Ils sont composés de cellules photovoltaïques, ces dernières sont constituées de silicium ( c’est un matériau semi-conducteur et le deuxième élément le plus courant de la croûte terrestre puisqu’on le retrouve dans le sable).
Ces cellules photovoltaïques vont recueillir l’énergie solaire et créent par la suite de l’électricité, grâce à l’effet photovoltaïque.
voici en détail les principales étapes du fonctionnement d’un panneau solaire :
- Étape 1 : L’activation des panneaux par la lumière du soleil
Chaque panneau est composé d’une couche de cellules en silicium, et pour un effet maximal, les panneaux sont regroupés sous forme d’un tableau et placés sur des toits ou dans de grands espaces extérieurs.
Les cellules solaires, appelées aussi des cellules photovoltaïques, vont absorber la lumière du soleil pendant la journée.
- Étape 2 : La production du courant électrique par les cellules
Dans chaque cellule solaire, à son intérieur se trouve une fine plaquette semi-conductrice constituée de deux couches de silicium : une couche chargée positivement, et l’autre chargée négativement, toutes les deux forment un champ électrique.
Quand l’énergie du soleil frappe une cellule solaire photovoltaïque, elle dynamise la cellule et libère des électrons des atomes à l’intérieur de la tranche semi-conductrice.
Ces électrons sont ensuite mis en mouvement par le champ électrique qui entoure la tranche, et ce mouvement crée un courant électrique.
- Étape 3 : La conversion de l’énergie électrique :
Les panneaux solaires fonctionnent efficacement pour transformer la lumière du soleil en électricité, mais cette électricité qui est produite est une électricité à courant continu qui n’est pas le type d’électricité recherchée qui alimente la plupart des maisons, qui est de l’électricité à courant alternatif.
Heureusement, cette électricité à courant continu peut facilement être transformée en électricité à courant alternatif grâce à un onduleur.
Ces onduleurs alors sont configurés en un seul onduleur pour l’ensemble du système ou comme des micro-onduleurs individuels qui sont fixés derrière les panneaux.
- Étape 4 : L’alimentation de votre maison par l’électricité convertie
Une fois que l’énergie solaire a été convertie de l’électricité en courant continu en courant alternatif, elle traverse vos panneaux électriques et est distribuée dans la maison pour pouvoir alimenter vos appareils.
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Qu’est ce qu’une cellule photovoltaïque et comment ça fonctionne?
Une cellule photovoltaïque est un composant électronique semi-conducteur qui constitue un panneau solaire photovoltaïque et qui, exposé à la lumière, produit de l’électricité. Elle permet alors de créer de l’électricité grâce à son exposition au soleil.
La cellule photovoltaïque est composée de fines plaques de 125 mm² ou de 156 mm² à l’avant et de deux conducteurs métalliques qui produisent un contact électrique.
Il existe 3 types de cellules photovoltaïques :
– Les cellules photovoltaïques organiques: Leur couche active est constituée de molécules organiques (qui comptent au moins un atome de carbone).
– Les cellules polymères photovoltaïques: Elles permettent de produire de l’électricité à partir de polymères semi-conducteurs.
– Les cellules photovoltaïques hybrides : composées des deux éléments précédents.
NB : Une cellule photovoltaïque ne peut produire qu’une faible puissance électrique. Dans les systèmes photovoltaïques, les cellules sont généralement associées et forment un module capable de fournir une puissance plus importante.
Le fonctionnement d’une cellule photovoltaïque est simple : Dans la cellule photovoltaïque, l’absorption des photons libère des électrons chargés négativement et des autres chargés positivement.
Ceux-ci sont alors récoltés par une électrode, ce qui crée une différence de potentiel entre les deux bornes. La cellule photovoltaïque délivre alors une tension continue.
L’effet photovoltaïque
Découvert en 1839 par Edmond Becquerel, l’effet photovoltaïque permet la production de l’électricité à partir du rayonnement du soleil. C’est grâce à lui que les panneaux solaires peuvent créer de l’électricité.
Pour pouvoir découvrir l’effet photovoltaïque, le physicien français a fait une expérience inédite : Il a placé 2 plaques photosensibles recouvertes d’une couche de chlorure d’argent dans deux compartiments remplis d’eau acidifiée.
L’une de ces deux plaques est exposée à la lumière, et l’autre reste dans l’obscurité. Il se rend alors compte que le fait d’être exposé à la lumière permet de créer un faible courant électrique, c’est l’effet photovoltaïque.
Le fonctionnement de l’effet photovoltaïque peut paraître un peu complexe, mais voici une explication détaillée qui exprime bien :
– Quand le soleil brille, les photons de la lumière interviennent pour frapper les cellules photovoltaïques.
– Cette lumière fait circuler les électrons du silicium, matériel contenu dans les cellules.
– Les électrons vont se déplacer alors pour produire du courant électrique.
L’effet photovoltaïque présente plusieurs avantages :
- Le fonctionnement de l’effet photovoltaïque n’a pas d’impact négatif majeur sur l’environnement, les panneaux solaires ne perturbent pas la faune, ne font pas de bruit et n’ont pas d’odeur.
- Le soleil qui est la ressource utilisée est renouvelable et n’émet pas de gaz à effet de serre.
- Le fonctionnement de l’effet photovoltaïque est aussi très fiable, vu que le risque de panne est faible, car aucune pièce n’est en mouvement.
Circulation de l’électricité solaire: Schéma complet
Les panneaux solaires photovoltaïques permettent de capter et de transformer la lumière du soleil en électricité. L’énergie solaire étant gratuite, le consommateur peut alors faire des économies conséquentes tout en faisant un geste pour le respect de l’environnement.
Ces panneaux solaires photovoltaïques captent l’énergie solaire, la transforment en courant continu, puis l’onduleur transforme ce courant en courant alternatif qui permet d’alimenter la maison en toute sécurité.
La circulation de l’électricité solaire se déroule ainsi :
- Les photons frappent les cellules ;
- Ils transmettent ensuite leur énergie aux électrons qui sont dans les panneaux ;
- Les électrons à leur tour vont se déplacer en produisant un courant électrique continu ;
- L’onduleur enfin transforme le courant continu en courant alternatif.
L’électricité qui a été créée peut alimenter les appareils électriques de la maison, être vendue à un distributeur d’électricité ou bien être stockée dans une batterie pour une utilisation ultérieure.
Néanmoins, il faut noter qu’il existe deux types des panneaux solaires : Les panneaux monocristallins et les panneaux polycristallins.
Les panneaux monocristallins disposent d’un rendement de conversion un peu élevé (de 1% à 3%). Sur un panneau monocristallin, la production de l’électricité démarre plus tôt dans la journée et s’arrête légèrement plus tard dans le soir. Cependant, les panneaux monocristallins sont généralement plus chers que les polycristallins.
Comment l’onduleur solaire entre en jeu dans la production d’électricité ?
L’onduleur solaire est un équipement électrique qui s’intègre au sein d’une installation photovoltaïque. En d’autres termes, l’onduleur solaire est une passerelle entre votre installation solaire photovoltaïque et le réseau électrique.
Sur la chaîne de fonctionnement, l’onduleur solaire est localisé après le panneau solaire photovoltaïque. Le panneau crée un courant électrique grâce à la réaction des photons (qui viennent essentiellement de l’ensoleillement) sur ses couches semi-conductrices en silicium.
La différence de potentiel qui est mesurée entre les deux électrodes du panneau, c’est ce qu’on appelle le courant continu. Pour être utilisé pour vos besoins domestiques, vous avez donc besoin de le transformer en courant alternatif, et c’est exactement le rôle principal de l’onduleur solaire.
Afin d’optimiser la durée de vie de l’onduleur solaire, ce dernier doit être installé sur un mur ou dans une armoire électrique en respectant les préconisations d’installation. Il est aussi recommandé de le positionner à proximité des modules photovoltaïques pour minimiser les pertes en ligne.
Il existe différents types d’onduleurs solaires sur le marché tels que :
– L’onduleur de chaînes : Chaque chaîne de panneaux solaires bénéficie de son propre onduleur branché en série.
– L’onduleur central : Celui-ci recueille la production d’électricité de l’ensemble des panneaux solaires. C’est-à- dire, les panneaux ne sont pas indépendants du point de vue de la production de courant électrique.
– Le micro-onduleur : Ce type d’onduleur s’installe sur chaque panneau, c’est le dispositif le plus courant pour les installations de petite puissance et pour des applications résidentielles.
– L’onduleur à batterie: Outre la transformation du courant électrique en alternatif, l’onduleur à batterie permet de recharger les batteries installées.
Comme tout équipement électrique, l’onduleur solaire fonctionne suivant un rendement précis, ce dernier définit la quantité d’électricité reçue qui va être réellement transformée. La majorité des onduleurs solaires du marché offrent un rendement entre 95 % et 98 %.
L’onduleur solaire est un équipement qui joue un rôle central dans la production d’électricité. C’est lui qui se charge de générer le courant alternatif pour que vous puissiez l’utiliser à des fins domestiques.
Un choix judicieux, un entretien sérieux et une installation dans les normes de l’art vous permettront de profiter longtemps de votre onduleur solaire !
Production d’électricité photovoltaïque: le processus complet
La production d’électricité photovoltaïque se déroule en 3 étapes principales :
- Étape 1
La lumière du soleil vient impacter les cellules photovoltaïques de vos panneaux solaires et stimule leurs composants clé qui est le silicium.
- Étape 2
Ensuite, les rayons du soleil vont transmettre leur énergie aux électrons contenus dans les panneaux. Ces électrons vont se déplacer pour produire un courant continu. À ce niveau-là, l’électricité n’est pas encore exploitable.
- Étape 3
Grâce à l’onduleur, le courant se transforme du courant continu en courant alternatif. Le courant alternatif est le courant qu’on utilise dans les foyers pour le fonctionnement des appareils ménagers.
Au cas où vous opteriez pour l’autoconsommation avec la vente du surplus, cette électricité peut être revendue au fournisseur d’électricité de votre choix ( comme EDF) ou encore stockée dans une batterie pour une utilisation différée (lorsqu’il n’y a plus de soleil, la nuit).
Conclusion
Voilà, le fonctionnement des panneaux photovoltaïques n’a désormais plus de secret pour vous ! Reste désormais à peaufiner votre futur projet et à envisager des travaux chez vous pour l’installation des panneaux photovoltaïques sur votre toit pour bénéficier de tous les bienfaits de l’autoconsommation.
Il est également important de faire les bons choix et d’être bien accompagné afin que votre installation photovoltaïque puisse répondre au mieux à tous vos besoins.
Le choix des équipements, l’inclinaison et l’orientation ,la quantité de panneaux solaires et le calcul de la rentabilité sont autant d’éléments pour lesquels un professionnel peut vous accompagner et vous conseiller afin que votre projet puisse se dérouler dans les meilleures conditions.
Il est également fortement recommandé de faire appel à un artisan qualifié RGE ce qui permet d’être éligible à certaines aides de l’État pour réduire le coût des travaux.
Pour une solution toujours plus simple et efficace, vous pouvez prendre rendez-vous avec un expert Bricomonde pour une étude énergétique à distance, gratuite et sans engagement.
