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Tout savoir sur la composition d’un panneau solaire

Publié le : 06/04/2020

Temps de lecture : 10 minutes

Sommaire

    Tout savoir sur la composition d'un panneau solaire

    Un panneau solaire est une prouesse technologique.

    Connaissez-vous réellement le panneau solaire ?

    Pour une meilleure compréhension du panneau solaire, il est primordial de se renseigner sur sa fabrication.

    Sauriez-vous me parler de la composition du panneau solaire ?

    C’est une question difficile car il existe différents types de panneaux solaires.

    La composition d’un panneau solaire se fait sur 3 grands axes : l’usage, les matériaux, la technicité.

    C’est pourquoi les techniques de fabrication ne sont pas les mêmes.

    Ne vous découragez pas, nous vous expliquons tout.

    Un panneau solaire ça sert à quoi ?

    Un panneau solaire, ça sert à quoi ?

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    Certains particuliers ont déjà compris l’intérêt de recourir aux énergies renouvelables.

    Cet intérêt est à la fois d’ordre économique et écologique, on parle d’écolonomie.

    Nous vous recommandons de faire de l’autoconsommation pour diminuer vos factures d’énergies.

     

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    Mon Kit Solaire propose une gamme de kit solaire autoconsommation pour chaque personnalité.

    Celle-ci se décline en différentes puissances en fonction de vos besoins de consommation d'énergies ou de votre budget.

     

    Comment fonctionnent les panneaux solaires ?

    Le fonctionnement du panneau solaire est très simple.

    Le module va capter le rayonnement du soleil pour produire de l’énergie.

    L’énergie produite est électrique et / ou thermique.

    La manière de fonctionner est distincte selon le type de panneau solaire.

    Comment fonctionne le panneau solaire ?

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    Choisir le bon panneau solaire est essentiel dans la réduction de vos factures d’énergie par rapport à votre consommation d’énergie.

    Comprendre le fonctionnement des différents types de panneaux revient à vous donner un aperçu des gains potentiels que vous allez réaliser.

    Les différents types de panneaux solaires

    Le panneau solaire est différent selon sa mission.

    Sa mission peut être de produire de l’électricité, de produire de l’eau chaude et de produire de l’air chaud.

    Les panneaux hybrides et aérovoltaiques ont la particularité de remplir plusieurs fonctions à la fois.

    Panneau solaire photovoltaïque

    Différents types de panneaux : le panneau solaire photovoltaïque

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    La mission du module photovoltaïque est de produire de l’électricité.

    L’électricité produite correspond à courant continu ensuite converti en courant alternatif par les onduleurs ou micro-onduleurs.

    La durée de vie de ce type de panneau est variable selon sa marque et la technologie qu'il contient.

    Il existe différents types de panneaux photovoltaïques, notamment le panneau solaire soupleIl peut être aussi appelé flexible ou semi-flexible.

    Sa mission est de produire de l’électricité mais cette fois sous le signe de la mobilité.

     

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    Nos équipes sont à votre écoute :

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    Panneau solaire thermique

    Découvrez le panneau solaire thermique

    Le panneau solaire thermique, ou capteur solaire thermique, a la particularité de recueillir la chaleur du soleil.

    Son application est le plus souvent destinée à produire de l’eau chaude.

    Vous le connaissez peut-être sous l’appellation chauffe-eau solaire.

    Le capteur solaire thermique se décline en 2 familles :

    Vous pouvez retrouver la technique du capteur plan et celle du capteur à tubes. Nous exposons leurs différences dans la suite de l'article.

    Panneau solaire hybride

    Le panneau solaire hybride combine un système photovoltaïque et un système thermique.

    La face avant du panneau produit de l’électricité avec l’effet photovoltaïque.

    En parallèle, la face arrière recycle la chaleur émise avec un échangeur thermique.

    Panneau solaire aérovoltaïque

    Différents types de panneau : le panneau aérovoltaique

    Le panneau solaire aérovoltaïque associe la technologie d'un module solaire photovoltaïque avec celle d'un système de circulation de l’air (VMC) pour réchauffer l’habitation.

    L’air extérieur est aspiré sous le module qui va se réchauffer pour être acheminé partout dans la maison.

    La perdition calorifique des modules solaires photovoltaïques est ainsi recyclée.

    Composition d’un panneau solaire photovoltaïque

    Zoom sur la composition d'un panneau solaire photovoltaïque

    • Le cadre métallique en aluminium assure la solidité de la structure.

    Ce dispositif est léger, avec une bonne résistance.

    • La jointure d’étanchéité en caoutchouc permet d’éviter l’infiltration de l’eau de pluie.
    • Le vitrage est une plaque de verre destiné à protéger la surface contre les chocs extérieurs comme la grêle.

    Le verre peut recevoir un traitement anti-reflet pour augmenter l’absorption des rayons lumineux.

    • La couche EVA ou éthylène-acétate de vinyle est une feuille souple transparente et collante.

    Elle permet d’encapsuler la matrice cellulaire sans altérer l’effet photovoltaïque.

    • La matrice cellulaire est un assemblage de 3 composants : les cellules solaires, les diodes by-pass et la grille conductrice.

    La cellule capte la lumière et produit de l’électricité.

    La diode by-pass régule le courant continu des cellules.

    Le conducteur est un fil plat en cuivre amenant le courant continu.

    • La feuille de fond est un film PVF (poly-fluorure de vinyle).

    C’est un film de protection avec plusieurs propriétés chimiques, mécaniques et électriques.

    Schéma composition branchement panneau photovoltaïque

    • La boîtier de dérivation en plastique regroupe au dos les fils électriques du panneau et protège contre une surintensité du courant.

    A ne pas confondre avec la boîte de jonction (matériel indépendant) pour relier 2 champs photovoltaïques mis en parallèle.

    • Les câbles de sorties représentent les câbles de branchement du module.

    Ils sont revêtus d’une gaine de protection en caoutchouc et intègre des connecteurs MC4 à leur extrémité.

    • Les connecteurs MC4 se clipsent à l’onduleur.

    Ce type de connecteur facilite le branchement à l’onduleur.

    L’un est la borne positive et l’autre est la borne négative.

    Ce sont des connecteurs spécifiques au courant continu.

    Le connecteur est en plastique.

    Composition d’un panneau solaire thermique

    Vous souhaitez installer un panneau thermique pour votre consommation d’eau chaude mais vous vous y perdez avec les différentes technologies.

    Rappelez-vous, nous en avons parlé au début de cet article.

    Vous avez le choix entre 2 familles de capteurs thermiques :

    • Le capteur solaire à plan
    • Le capteur solaire à tubes

    Le capteur solaire avec plan

    Composition panneau thermique avec plan

    • Le couvercle est transparent en verre trempé.

    Le vitrage est très robuste et favorise l’effet de serre dans le coffrage.

    • Le joint en caoutchouc assure un coffrage étanche pour un effet de serre accru et empêcher l’infiltration d’eau.
    • L’absorbeur est une plaque opaque en aluminium ou en cuivre.

    Ce sont des métaux avec une forte conductivité thermique (qui réagit très vite à la chaleur).

    L’absorbeur a pour but d’emmagasiner la chaleur du rayonnement solaire pour la transmettre à l’échangeur calorifique par contact.

    Chaque fabriquant possède leur propre technique de liaison.

    La plaque peut être juste posée, collée ou soudée.

    Avez-vous déjà entendu les termes « plaque noire » ou « absorbeur sélectif » ?

    C’est une plaque avec un revêtement spécial.

    Cela octroie une meilleure absorption thermique et une protection anti-corrosion.

    • L’échangeur thermique ou circuit caloporteur est composé d’un réseau de tubes et d’un fluide caloporteur circulant à l’intérieur.

    Les tubes sont en cuivre ou en inox (acier inoxydable ).

    • Le fluide caloporteur est de l’eau ou un mélange d’eau et d’anti-gel alimentaire.

    Le liquide caloporteur aide à transporter l’énergie calorifique (chaleur).

    L’isolant thermique est généralement en laine de roche. L’isolation thermique est située sur les côtés latéraux du coffre et dans le fond du coffre.

    Un isolant HD (haute densité) est parfois présent.

    • Le coffre en aluminium regroupe tous les éléments du module thermique.

    Le coffre et la plaque de verre forment un caisson assurant à l’ensemble une bonne solidité et une bonne étanchéité.

    Le capteur solaire à tubes sous vide

    Composition du panneau solaire thermique à tubes

    Le panneau solaire thermique à tubes est composé des éléments suivants :

    • Collecteur (à l’intérieur du coffret de protection)
    • Condenseur du caloduc
    • Circulation de l'eau dans le collecteur
    • Tube acier étanche
    • Absorbeur
    • Fluide caloporteur
    • Vapeur montante
    • Tube de verre sous vide

    Composition d’un panneau solaire hybride

    Remémorez-vous.

    Le module solaire hybride ou panneau solaire PVT est la combinaison du panneau PV et du panneau solaire thermique.

    En toute logique, le module hybride incorpore des composants photovoltaïques et thermiques avec quelques différences.

    Mieux connaître la composition d'un panneau solaire hybride

    • Le cadre métallique en aluminium
    • Le joint d’étanchéité en caoutchouc
    • Le joint d’étanchéité en caoutchouc
    • La plaque de verre
    • Les couches EVA
    • La matrice cellulaire
    • L’absorbeur (plaque de métal) en cuivre
    • L’échangeur thermique en cuivre
    • L’isolant thermique en laine de roche
    • L’isolant HD (haute densité) en laine de roche
    • La plaque de fond en alu
    • La boîte de jonction en plastique
    • Les câbles de sorties avec gainage en caoutchouc
    • Les connecteurs photovoltaïques MC4 en plastique

     

    Le saviez-vous ?

    Sur un panneau hybride, le système thermique est un dispositif de recyclage de la chaleur photovoltaïque émise.

    L’utilité première du dispositif thermique est de refroidir le panneau PVT pour un meilleur rendement photovoltaïque.

    Composition d’un panneau solaire aérovoltaïque

    Comme indiqué au début, le panneau aérovoltaïque produit de l’électricité et de l’air chaud.

    Composition d'un panneau solaire aérovoltaïque

    • Le cadre métallique en aluminium
    • Le joint d’étanchéité en caoutchouc
    • La plaque de verre
    • Les couches EVA
    • La matrice cellulaire
    • L’absorbeur (plaque de métal) en cuivre
    • L’échangeur thermique en cuivre
    • Le fluide caloporteur à l’eau ou mélangé avec de l’antigel
    • L’isolant thermique en laine de roche
    • L’isolant HD (haute densité) en laine de roche
    • La plaque de fond en aluminium
    • La boîte de jonction en plastique
    • Les câbles de sorties avec gainage en caoutchouc
    • Les connecteurs photovoltaïques MC4 en plastique

     

    Le saviez-vous ?

    L’air chaud produit par le recyclage de l’émission calorifique du panneau photovoltaïque peut servir d’appoint au chauffage de l’habitation.

    Composition d’une matrice cellulaire

    La composition de la matrice cellulaire comprend 3 parties :

    • La cellule solaire
    • Le conducteur
    • La diode by-pass.

    Nous n’évoquons pas l’encapsulant qui renferme les 3 parties.

    Composition d'une matrice cellulaire

    Types de cellules

    La composition de la matrice cellulaire varie selon la technologie et un panneau photovoltaïque embarque un seul type de cellule.

    La capacité de production d’électricité d’une cellule diverge principalement des matériaux utilisés pour sa fabrication.

    Nous pouvons regrouper les cellules PV en 3 catégories :

    • La cellule au silicium cristallin
    • La cellule en couche mince
    • La cellule en photovoltaïque organique

    La cellule au silicium cristallin représente la plus grosse part du marché pour les installations de panneaux photovoltaïques.

    Nous vous conseillons de choisir un panneau monocristallin ou un panneau polycristallin.

    Composition panneau solaire : choisissez entre polycristallin et monocristallin

    Les cellules monocristallines ou les cellules polycristallines ont le meilleur rapport qualité / prix.

    La cellule en couche mince (toutes technologies confondues) représente environ 10% des panneaux photovoltaïques dans le monde.

    Voici les 3 technologies les plus utilisées :

    • Le Tellurure de Cadmium (CdTe), avec une très grande stabilité dans le temps avec un coût modéré
    • Le Cuivre / Indium / Sélénium (CIS), le Cuivre/Indium/Gallium/Sélénium (CIGS) et le Cuivre / Indium / Gallium / Disélénide / Disulphide (CIGSS), les plus forts rendements des couches minces mais cher.
    • L’Arséniure de Gallium (Ga-As), pour une application spatiale.

    La cellule en photovoltaïque organique se base sur un semi-conducteur organique.

    Sa nature chimique change selon l’absorbeur utilisé d’où une grande variété.

    Ces cellules sont encore au stade de R&D avec des caractéristiques propres comme le coût de fabrication insignifiant, un très haut rendement ou une mise en œuvre ultra simple.

    Conducteurs

    Les conducteurs sont des fils plats servant à souder les cellules entre elles.

    Les conducteurs servent à transmettre l’électricité produite par les cellules photovoltaïques.

    Diodes de by-pass

    Une cellule photovoltaïque ombragée pendant trop longtemps agit comme une résistance et absorbe l’énergie des autres cellules en activités créant un effet de point chaud (hot spot).

    Plus de précisions sur ce phénomène : la cellule, considérée comme un générateur, cesse de produire du courant.

    Elle devient ainsi récepteur et va recevoir l’énergie des cellules voisines qui continuent de produire.

    Cette accumulation d’énergie va dès lors se manifester sous forme d’une surchauffe qui va endommager les cellules du panneau solaire.

    Pour lutter contre le hot spot, les diodes de by-pass sont très utiles pour empêcher le courant de revenir vers les cellules ombragées et prévenir cet effet.

    Celle-ci permet de bloquer le courant en le faisant circuler dans un seul sens et empêcher cet effet de chaleur.

    La diode by-pass agit en bloquant le courant électrique.

    La production électrique est optimisée même en cas d’ombrage.

    A une échelle plus grande, cela s’applique aussi quand vos panneaux solaires sont montés en série.

     

    Le saviez-vous ?

    Le hot spot dégrade plus rapidement votre cellule.

    La performance et la durée de vie de votre module va diminuer.

    Élément annexe du photovoltaïque : L’onduleur central ou le micro-onduleur

    L’onduleur n’est pas un matériel intégré au panneau solaire mais nous devons le mentionner étant donné son importance.

    L’onduleur photovoltaïque se présente sous 2 formes : le micro-onduleur ou l’onduleur central.

    • Schéma de l'installation des micro-onduleurs :

    schema d'installation des micro-onduleurs

    • Schéma d'installation d'un onduleur central :

    Schéma d'installation d'un onduleur central

    Leur travail est de convertir le courant continu généré en courant alternatif propre à la consommation.

    Leurs caractéristiques sont très distinctes comme la durée de vie de l’onduleur.

    La composition du panneau solaire VS l’environnement

    La composition du panneau solaire vs l'environnement

    Pas besoin de terre rare

    Les terres rares sont des métaux comptés au nombre de 17 et sont très prisés pour leurs propriétés électromagnétiques.

    L’appellation terre rare porte à confusion car l'existence de ces métaux est plutôt rependue.

    Leur extraction et leur transformation est principalement détenue par la Chine avec 86 % de la production mondiale de terres rares en 2017.

    Avec l'accroissement et le changement des nouvelles technologies, l'utilisation de ces "terres rares" augmente.

    Il faut donc avoir conscience de l'impact de l'utilisation excessive de ces matériaux sur l'environnement.

    L’ADEME rappelle que l’utilisation des terres rares n’entre pas ou très peu dans la composition d’un panneau solaire car leur exploitation a un impact toxicologique sur l’environnement.

    Recyclage

    Des dispositions environnementales sont déjà en place pour le recyclage du panneau solaire. Quoi de plus normal pour une filière prônant l’énergie renouvelable.

    L’organisme PV Cycle est un acteur majeur dans le traitement des panneaux photovoltaïque mais aussi d’autres produits.

    En achetant vos panneaux solaires sur notre site, une éco-participation leur est versée.

    Ces derniers possèdent différents points de collecte en France.

    Vous pouvez ainsi y déposer votre panneau solaire en fin de vie pour qu’il soit recyclé.

     

    Le Saviez-vous ?

    « Depuis 2007, des fabricants européens de panneaux photovoltaïques se sont regroupés autour de l'association PV Cycle pour organiser la collecte et le recyclage. Des filiales opérationnelles ont été créées dans les différentes pays de l'Union Européenne pour mettre en place le dispositif requis par la DEEE (Déchets d’équipements électriques et électroniques). »
    « PV CYCLE est le seul système de conformité juridique accrédité pour les déchets de modules PV en France et en Belgique aujourd'hui. »

    Durée de vie d’un panneau

    Durée de vie d'un panneau solaire

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    La durée de vie d’un panneau solaire peut aller jusque 30 ans, voir 40 ans.

    Les fabricants de panneaux solaires peuvent garantir 80% de la puissance de base d’un panneau une fois passé les 25 ans.

    Le choix de remplacer ou non un panneau solaire en état de marche après 25 ans relève de votre appréciation.

    C’est à vous de déterminer si le rendement général de votre installation d’autoconsommation correspond à vos besoins de consommation.

    Si vous êtes désireux d'en savoir plus sur le sujet, rendez-vous sur cet article :

    Résumé des matériaux utilisés dans la composition des panneaux solaires

    La composition d’un panneau solaire change régulièrement au cours des années.

    Cela dépendant de la gamme du produit, de l’ouvrage du fabricant et de l’avancement technologique.

     

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