Fonctionnement Panneau Solaire 2022 - Que Faut-il Savoir?

En 1839, le physicien français Alexandre Edmond-Becquerel remarque que les photons présents dans la lumière dégagent de l’énergie. Il découvre également que ceux-ci peuvent être absorbés par des matériaux semi-conducteurs et générer une tension électrique. C’est ce qu’on appelle désormais l’effet photovoltaïque.

Le principe du panneau solaire a été entièrement créé à partir de cet effet, c’est-à-dire qu’il permet de transformer le rayonnement et l’énergie envoyé par la Terre, en énergie thermique (en chaleur) ou électrique, et cela grâce à des capteurs solaires photovoltaïques ou thermiques.

De plus, il faut savoir que le soleil émet trois types de rayonnement :

• Direct : il s'agit du rayonnement solaire qui atteint directement la surface terrestre depuis le soleil. Il dépend de l'épaisseur de l'atmosphère que la radiation solaire doit traverser ainsi que de l'inclinaison des rayons par rapport au sol.
• Indirect : c'est le rayonnement qui est diffusé en passant à travers des nuages ou des particules atmosphériques.
• Réfléchi : celui-ci se réfléchit d'abord contre un obstacle (par exemple l’eau ou encore la neige).

Un panneau solaire exploite ces trois types de rayonnements.

1. L’effet photovoltaïque, qu'est-ce que c'est ?

Il faut d'abord savoir que la production électrique à partir du rayonnement solaire est possible grâce à cet effet.

Lorsqu'un photon ultraviolet, qui est contenu dans la lumière et notamment dans celle du soleil, touche le matériau semi-conducteur, il arrache un électron à l'atome de silicium en y laissant un trou. Sous l'effet du champ électrique, l'électron se déplace du côté N (négatif) tandis que le trou migre du côté P (positif). Un mouvement de charges électriques se produit alors et un courant se manifeste dans la matière cristalline. Ce courant peut alors être acheminé vers vos appareils électriques.

Et tout ça grâce aux photons qui transmettent leur énergie aux électrons !

2. La composition d’un panneau solaire

Concrètement, il se compose de cette façon : une couche de verre et une couche d'encapsulant puis les cellules photovoltaïques et finalement une autre couche d'encapsulant et d'isolant.

La couche de verre permet de protéger la surface du panneau de tous chocs extérieurs. Il peut être traité spécialement anti-reflets pour assurer une plus grande efficacité.

Les deux couches d'encapsulant sont faites d'éthylène-acétate de vinyle (ou EVA) et permettent d'entourer la matrice cellulaire tout en laissant l'effet photovoltaïque se produire.

Cette matrice cellulaire est composée de cellules solaires, de diodes by pass qui permettent d'éviter les problèmes d'ombrage des panneaux, puis finalement d'une grille conductrice.

L'isolant permet d'éviter l'infiltration de l'eau de pluie dans le panneau.

Le panneau est donc constitué de deux parties qui sont reliées entre elles par des fils conducteurs. La partie du dessus possède un surplus d’électrons tandis que celle du dessous possède au contraire un déficit d’électrons ce qui permet de créer un phénomène que l'on appelle une différence de potentiel. C’est cela qui permet la création d’un courant électrique.

A lire aussi : Optimiser la Production de Vos Panneaux Solaires

Les cellules photovoltaïques utilisées dans un panneau solaire sont faites de silicium, qui est le matériau semi-conducteur le plus utilisé parmi ceux présents sur le marché. De plus, il provient de la Silicon Valley. Ces cellules absorbent la lumière et la transforment en courant électrique continu. Il y a généralement entre 60 et 62 cellules qui sont assemblées pour constituer un panneau solaire. Une fois posé, il ne demande que peu d'entretien et n'a pas besoin de combustible ou consommable pour fonctionner correctement.

Voir notre article sur la composition du panneau solaire.

3. Les différents types de panneaux solaires

Il existe quatre types différents de panneaux solaires : photovoltaïques, thermiques, photovoltaïque hybrides et aérovoltaïques. Ils ont tous un fonctionnement différemment, et chacun possède ses atouts mais également ses points faibles.

Les panneaux solaires photovoltaïques

Le panneau solaire photovoltaïque est très facile à installer puisque de nombreux propriétaires peuvent l'installer eux-mêmes.

C'est lui qui assure la production électrique et qui vous permet donc d'alimenter vos appareils électriques quotidiens.

Les panneaux solaires thermiques

Le panneau solaire thermique ne permet pas de produire de l'électricité mais uniquement de l'énergie calorifique, permettant donc d'obtenir de l'eau chaude sanitaire et d'alimenter le système de chauffage.

Les panneaux solaires photovoltaïques hybrides

Le panneau solaire photovoltaïque hybride est un nouveau type de panneaux. Il s'agit du type de panneau le plus cher.

Il allie les technologies thermique et photovoltaïque et permet donc de produire de l'électricité mais aussi d'assurer la production d'eau chaude pour tout le logement. 

Les panneaux solaires aérovoltaïques

Le panneau solaire aérovoltaïque n'est réellement efficace que durant les saisons chaudes, mais il permet de récupérer la chaleur créée pendant la production électrique afin de pouvoir chauffer votre logement.

Vous pouvez trouver plus de renseignements et détails sur notre article Quel type de panneau solaire choisir ?

4. Fonctionnement panneaux solaires monocristallins, polycristallins et amorphes

Les panneaux solaires monocristallins

Les cellules du premier type de panneau sont issues d'un seul cristal de silicium ce qui lui donne un aspect homogène totalement noir. Le rendement est de 16 à 24%, c'est-à-dire légèrement plus élevé que celui des panneaux polycristallins.

Ces panneaux produisent également plus que le deuxième type ; il faut compter 300Wc pour un panneau monocristallin.

Il a une durée de vie de 30 à 35 ans.

Ce panneau est à conseiller aux foyers se situant dans les zones froides et pluvieuse, et il est bon de savoir que son efficacité est plus élevée que celle des panneaux polycristallins.

Les panneaux solaires polycristallins

Quant aux panneaux polycristallins, ils sont composés de cellules de silicium qui sont toutes différentes les unes des autres, ce qui amène à un aspect moins homogène et plus bleuté que celui du monocristallin.

Le rendement est de 11 à 15% et la puissance équivaut à 270Wc, ce qui signifie qu'il faut compter plus de panneaux et d'espace pour une puissance équivalente à celle des panneaux monocristallins.

Ils ont une durée de vie d'environ 30 ans.

Ce type de panneau est plus adapté aux foyers qui sont dans les zones chaudes, sa puissance sera ainsi mieux optimisée.

Pour plus d'informations sur ces deux types de panneaux, vous pouvez lire notre article à propos des panneaux monocristallins et polycristallins.

À retenir que pour réduire vos factures d'énergie, il faut que vous choisissiez le bon type de panneau en faisant notamment attention à votre consommation de base.

Les panneaux solaires amorphes

Les panneaux solaires amorphes sont composés de cellules en silicium multi-jonctions, polycristallin, monocristallin et sans silicium CIS et sont plus fins que les panneaux solaires monocristallins. La fabrication des panneaux photovoltaïques amorphes nécessite moins d’énergie. Ils sont constitués de silicium amorphe en mince couche ce qui permet une production de panneaux beaucoup plus souple. Ce sont les seuls types de panneaux pouvant générer de l’électricité avec de la lumière artificielle. 

Ces panneaux photovoltaïques représentent 10% du marché. On peut retrouver des installations avec ce type de panneaux dans des bâtiments agricoles, dans les régions ayant un faible niveau de rayonnement solaire et dans les régions avec une importante variation de température.

Le saviez-vous ?

Vous pouvez bénéficier d’aides financières pour votre installation solaire photovoltaïque, par exemple la prime à l'investissement pour l'autoconsommation.

Vous trouverez plus d’informations dans notre article consacré à ce sujet.

5. Fonctionnement panneau solaire : les autres parties d’une installation solaire

Un panneau solaire photovoltaïque a son fonctionnement qui est au sein d’un système.

En effet, si les panneaux solaires produisent de l’électricité ou de la chaleur, il faut encore l’acheminer vers le point de consommation. Parfois il est également possible de la stocker, mais les batteries sont peu rentables et complexes car stocker l'énergie électrique est compliquée.

L'onduleur central ou le micro-onduleur

Dans une installation photovoltaïque, l'onduleur est l'élément qui permet de transformer le courant continu en courant alternatif. En effet, vos appareils utilisent le courant alternatif mais les panneaux solaires produisent un courant continu Il permet également d'amener cette électricité en toute sécurité aux différents appareils que vous utilisez afin que ceux-ci puissent la consommer. Vos appareils possèdent en grande majorité un voltage de 220V, qui est la norme en France et ce qui est donc égal à ce que produisent les onduleurs solaires. Sa durée de vie est de 20 ans.

L'onduleur prend la forme d’un boîtier métallique dont la taille est différente selon le type d’onduleur. Dans ce boîtier, on retrouve plusieurs composants électroniques ainsi qu'une grille et un ventilateur pour éviter la surchauffe.

Evidemment un onduleur demande un entretien régulier même si celui-ci est rapide. Voici quelques conseils : s'il est placé à l'extérieur, il est sujet à la poussière et aux intempéries mais également aux nuisibles et cela peut réduire sa durée de vie. Il vous faut donc le nettoyer et dépoussiérer de temps en temps. De plus, certaines pièces peuvent s'user avec le temps et nous vous conseillons de les remplacer dès que vous constatez ces signes d'usure. Cela permettra d'éviter toute panne de la part de l'onduleur.

Il faut faire attention à bien choisir son onduleur car il a un impact non seulement sur la production d’électricité des panneaux solaires mais également sur leur performance. Il s'agit donc d'un choix essentiel à faire avec considération.

Schéma de l'installation d'un micro-onduleur

Nous vous proposons une gamme complète d'onduleurs centraux et de micro-onduleurs solaires.

La batterie solaire

Elle est indispensable pour les sites isolés puisqu'ils ne sont pas reliés au réseau de distribution, mais elle est moins avantageuse financièrement pour les foyers qui sont raccordés à ce réseau. En effet, la revente du surplus de production totale ou partielle est plus avantageuse d'un point de vue financier dans le cas où le logement est relié au réseau de distribution.

Chez Mon Kit Solaire, nous ne proposons pas de kit en autoconsommation avec batterie physique mais nous avons des kits solaires avec batteries virtuelles.

Voir notre article sur la batterie virtuelle.

Le régulateur de la batterie solaire

Le régulateur n'est présent que dans les installations solaires qui possèdent une batterie solaire, car il permet de réguler l'énergie qui est accumulée dans cette batterie. Ainsi, on évite les surcharges ou décharges trop rapides ou importantes qui peuvent fragiliser le fonctionnement de l'installation et réduire sa durée de vie. 

6. Toutes les bonnes raisons d'investir dans un système photovoltaïque

Une production d'énergie mesurée

Tout le principe est de calculer votre consommation actuelle d'énergie ; c'est un critère nécessaire et essentiel pour comprendre vos besoins. À partir de là, il est facile de vous indiquer de combien de panneaux vous avez besoin. Généralement chez Mon Kit Solaire, nous essayons de couvrir 70 à 80% des besoins de la journée, c'est-à-dire en heure pleine.

Un investissement rentable sur le long terme

Le principe même des panneaux solaires est que vous consommez directement l'électricité qu'ils produisent. Cela vous permet d'être moins dépendant du réseau de distribution mais également de baisser votre facture d'électricité.

De plus, un panneau solaire a une durée de vie supérieure au temps nécessaire pour le rentabiliser. On compte une moyenne de vie se situant entre 25 et 30 ans tandis qu'un panneau est rentabilisé en moins de 15 ans.

A lire aussi : Suivre la production de votre kit solaire autoconsommation

Lorsque vous produisez de l'électricité avec vos panneaux, vos appareils en bénéficient directement. Si à certains moment vos panneaux produisent plus que nécessaires et que vous n'avez pas de batterie, le surplus est envoyé sur le réseau de distribution. Vous pouvez alors faire de la revente de production ; ce système permet de rentabiliser plus rapidement l'investissement que vous avez fait dans l'achat de votre installation solaire.

Article qui pourrait vous intéresser : Optimiser la Production de Vos Panneaux Solaires

Des aides et subventions disponibles

L'Etat a mis en place un plan d'aides financières pour les foyers qui souhaitent installer des panneaux solaires. Par exemple et sous certaines conditions, vous pouvez bénéficier de Ma Prim Rénov, ou encore de la prime à l'autoconsommation. Vous pouvez consulter notre article pour plus de détails.

Une démarche écologique et respectueuse de l'environnement

Vous vous en doutez, l'énergie solaire est une énergie inépuisable et bien évidemment renouvelable.

Un panneau est recyclable et produit 8 à 10 fois la quantité d'énergie nécessaire à sa fabrication. C'est donc pour cela qu'installer des panneaux solaires est une démarche totalement écologique.

7. Comment se passe l’installation de vos panneaux photovoltaïques ?

Lors de votre achat de panneaux solaires pour votre maison sachez que deux solutions s’offrent à vous : 

• installer vos modules vous-même,

 ou 

• passer par un installateur pour vous les poser.

À noter : Réaliser l’intervention vous-même ou faire appel à un installateur qualifié QUALI PV RGE vous pouvez stocker votre surplus de production énergétique dans une batterie virtuelle (lien fiche produit) qui est à prix très compétitif comparé à une batterie physique, qui a une durée de vie illimité et qui n’a pas besoin de maintenance.

La solution la plus économique sera de les installer par vous-même puisque le coût sera moindre, cependant si vous ne voulez pas vous occuper de la pose de vos modules vous pouvez passer par un installateur avec des prix pouvant varier selon votre projet d’installation. Chez MonKitSolaire nous avons un réseau d’installateurs agréés QUALI PV RGE avec des prix pouvant aller de 3 000€ TTC pour un kit de 3kWc (primes non déduites). Attention aux arnaques, certains professionnels proposent des installations identiques à plus de 15 000€.

Ensuite, vous aurez le choix d’installer votre kit solaire en fonction de votre projet, sur le toit de votre maison, la façade ou au sol de votre propriété à l’aide d’un matériel de fixation. Si vous optez pour votre toit (toit plat ou incliné) ce matériel différera selon la toiture de votre maison : toiture à tuiles, ardoise ou tôle ondulée.

A lire aussi : Comment installer son kit solaire soi-même ? 

Où installer ses panneaux photovoltaïques ? 

Traditionnellement les installations solaires se font sur la toiture de votre maison ou bâtiment. Afin d’avoir le meilleur rendement énergétique et profiter un maximum de l’ensoleillement à l’année il est important que :

• vous installez vos modules en orientation sud-est à sud-ouest,
• il y ait une inclinaison de 30 à 35°,
• il n’y ait pas de zone d’ombre

Selon votre projet d’installation, la taille de votre terrain et vos besoins en énergie solaire, vous pourrez également installer vos modules au sol. Il est également possible de fixer ses panneaux solaires sur un abri de jardin ou d’investir dans une ombrière solaire.

8. Les avantages et inconvénients des panneaux solaires

Découvrez ici les avantages et inconvénients à l’installation et utilisation d’énergie solaire de modules photovoltaïques.

On peut donc remarquer que passer à l’énergie solaire est un très gros avantage d’un point de vue économique et écologique, même si le coût des panneaux solaires photovoltaïques et le prix d’installation (si vous passez par un installateur) est très important, cet investissement sera très vite amorti. De plus vous pouvez disposer d’aides financières qui sont proposées par l'État si vous souhaitez installer des panneaux solaires dans votre maison.

9. Recycler ses panneaux solaires

Les panneaux solaires sont composés de :

• d’un cadre en aluminium
• de verre (entre 75 et 80%)
• de cellules
• de plastiques
• de connexions en cuivre et/ou en argent
• et de silicium

Ils sont principalement composés de verre qui est une matière recyclable à l’infini et également son cadre fait d’aluminium. Plus de 90 % de la masse des panneaux sont recyclés dans les filières industrielles existantes.

Les panneaux solaires ont en moyenne une durée de vie de 30 ans. Si le producteur d’électricité décide de désinstaller ses panneaux photovoltaïques il devra selon l’article 11 de l’arrêté du 09/05/2017 :

• Enlever ses panneaux solaires
• Confier ses panneaux photovoltaïques à un organisme se chargeant de leur recyclage

Cependant si vous souhaitez installer des nouveaux modules ce sera l’installateur qui s’occupera d'enlever les anciens panneaux solaires pour installer les nouveaux et les déposera dans un point de collecte pour qu’ils soient recyclés.

Qui s’occupe du recyclage des panneaux solaires en France ?

Vous pouvez vous occuper de déposer directement vos panneaux solaires dans un centre PV CYCLE.

SOREN est un éco-organisme à but non lucratif qui se charge de collecter sans frais les panneaux solaires usés. Peu importe le type de technologie, la marque ou l’année de fabrication du module. 

Il a été créé par les acteurs majeurs de l’industrie solaire et est agréé par les pouvoirs publics. 

Par la suite, VEOLIA a construit sa première usine de recyclage à Rousset près d’Aix-en-Provence. C’est là que sont envoyés tous les panneaux récupérés dans les centaines de points de collecte qui couvrent le territoire.

Pour plus d'informations sur le recyclage de vos panneaux solaire vous pouvez lire notre article à propos du recyclage des panneaux photovolataïques.

9. Pour aller plus loin sur le fonctionnement d'un panneau et de l'énergie solaire

Il faut savoir que l’électricité prend toujours le chemin le plus court, donc les appareils de votre logement seront prioritaires sur l'électricité produite par vos panneaux. Le surplus produit et non consommé sera envoyé sur le réseau de distribution ou sur batterie dans le cas d'un site isolé.

Un panneau solaire ne peut pas tomber en panne à proprement parler. En effet, le courant est obtenu grâce à une réaction chimique et celle-ci perd lentement en puissance au fil des années, ce qui signifie qu'ils seront seulement moins efficaces. La presque totalité des constructeurs assurent 80% de la puissance initiale au bout de 25 ans. 

On parle souvent de Wc. Il s'agit en fait d'un Watt-crête qui représente la puissance fournie sous un ensoleillement standard de 1.000 Watt par m2 à 25°C.

De plus, un Watt-heure représente la quantité d’énergie réellement produite pendant une période donnée.

En moyenne, seulement 20 % de l’énergie du soleil est convertie en électricité avec les panneaux solaires photovoltaïques. Le reste est transformé en chaleur et perdu.

La puissance de rendement indiquée sera toujours plus élevée que celle réellement délivrée. En effet, le panneau est toujours testé dans les conditions optimales (inclinaison, ensoleillement, température, localisation, etc.). Ainsi, un panneau marqué 330Wc fournira plutôt 310Wc ou 315WC.

10. Conclusion

En conclusion, les panneaux solaires photovoltaïques produisent de l’électricité grâce aux cellules (monocristallines, polycristallines ou amorphes) composants les modules solaires. La lumière du soleil va créer une tension électrique et cette énergie sera injectée dans votre tableau électrique pour votre consommation ou directement dans le réseau lors de la revente de cette production. L'autoconsommation est le futur de l'énergie peu chère et c'est donc pour toutes ces raisons qu'il apparaît évident qu'investir dans les panneaux solaires est un choix judicieux, écologique et économique. De plus, se tourner vers une installation photovoltaïque vous sera très intéressant en terme de rentabilité puisque le prix de l'électricité ne cesse d'augmenter au fur et à mesure du temps.

11. Questions fréquentes sur le fonctionnement d'un panneau solaire