Énergie photovoltaïque (PV) : qu’est-ce que c’est et comment ça marche ?

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Qu’est-ce que le photovoltaïque ?

Le photovoltaïque est la conversion directe de la lumière en énergie électrique à l’aide de matériaux semi-conducteurs tels que le silicium. L’effet photovoltaïque est un phénomène important étudié en physique et en chimie.

Le mot photovoltaïque (PV) a été mentionné pour la première fois vers 1890 et vient des mots grecs : photo, « phos », qui signifie lumière, et « volt », qui fait référence à l’électricité. Dans une chaine de conducteur, un éclairement peut produire une force électromotrice : il y a alors conversion directe d’énergie lumineuse en énergie électrique. L’effet photovoltaïque a été découvert par A. Beckerel, dès 1839 avec une chaine de conducteurs, comportant des électrolytes.

Cet effet ne pris de l’importance que beaucoup plus tard, avec l’apparition des cellules à couches d’arrêt utilisées dans les posemètres photographiques, et surtout les piles solaires.

Photovoltaïque signifie donc lumière-électricité, décrivant exactement le phénomène photovoltaïque, qui permet de convertir directement la lumière en électricité.

Les panneaux solaires utilisent ce phénomène pour fournir de l’énergie verte aux foyers et aux industries. Heureusement, le coût des panneaux solaires est en baisse, ce qui rend cette technologie plus accessible.

On espère que les systèmes photovoltaïques pourront nous rendre indépendants des combustibles fossiles, ce qui permettra de résoudre les problèmes environnementaux actuels.

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Comment fonctionne le photovoltaïque ?

La technologie photovoltaïque utilise des semi-conducteurs pour produire de l’énergie sur la base de l’effet photoélectrique.

Si des photons de lumière (naturelle ou artificielle) avec suffisamment d’énergie pénètrent dans une cellule photovoltaïque, ils peuvent exciter des électrons à un état d’énergie supérieur.

En fait, les électrons d’un semi-conducteur, qui ne sont normalement pas libres, deviennent libres et se comportent comme s’ils étaient dans un matériau conducteur.

Ces électrons libres peuvent alors être capturés, ce qui donne lieu à un courant électrique qui peut être utilisé pour produire de l’électricité. Plus la lumière est absorbée, plus le photovoltaïque produit de l’électricité.

Ainsi, en utilisant le phénomène photovoltaïque, nous pouvons facilement convertir l’énergie solaire en électricité et l’utiliser comme alternative aux moyens traditionnels de production d’énergie.

Dans l’animation ci-dessous, vous pouvez voir comment le processus photovoltaïque peut contribuer à répondre aux besoins en électricité de votre foyer.

Les panneaux solaires et les systèmes photovoltaïques sont-ils identiques ?

Les panneaux solaires et les systèmes photovoltaïques sont synonymes. Si plusieurs cellules solaires sont reliées électriquement entre elles au sein d’une structure porteuse, on obtient un module photovoltaïque.

Vous pouvez connecter les cellules solaires de deux manières différentes : en série et en parallèle.

De cette façon, les modules photovoltaïques peuvent être fabriqués à différentes tensions pour différentes applications.

La combinaison de plusieurs modules (ou panneaux) photovoltaïques s’appelle un système photovoltaïque. Les panneaux solaires produisent du courant continu (CC), mais avec un onduleur solaire, vous pouvez le convertir en courant alternatif (CA), qui est utilisé pour les appareils ménagers.

Quelle est la différence entre le rayonnement solaire et l’énergie thermique ?

L’une des choses les plus importantes que vous devez savoir sur l’énergie solaire est qu’elle peut nous profiter de deux manières différentes. Elle peut :

• Générer de l’électricité en utilisant le phénomène photovoltaïque.
• Générer de l’énergie thermique en utilisant des capteurs et des liquides (généralement de l’eau).

Dans la première approche, les panneaux photovoltaïques installés sur votre toit absorbent la lumière du soleil et la convertissent en électricité utilisable par votre foyer.

Dans la seconde approche, l’énergie du soleil va chauffer une substance, généralement de l’eau, qui est logée dans des panneaux solaires thermiques. Il s’agit d’un système de chauffage solaire de l’eau qui peut répondre aux besoins en eau de votre foyer.

Il est également bon de savoir que les chercheurs ont récemment mené de nombreuses études pour mettre au point des cellules thermo-photovoltaïques intégrées permettant d’utiliser la lumière du soleil de deux manières : la chaleur et l’électricité.

Quels sont les avantages des panneaux solaires photovoltaïques ?

Maintenant que vous savez ce qu’est un panneau photovoltaïque et comment il fonctionne, il est temps de connaître les avantages de cette technologie.

Voici un résumé des avantages de l’énergie solaire :

Elle est renouvelable et abondante

L’avantage le plus important de l’énergie solaire est qu’elle est disponible tous les jours, et que nous n’en manquerons pas. Selon les scientifiques, le soleil brillera pendant au moins 5 milliards d’années et nous fournira de l’énergie solaire.

Elle est propre et respectueuse de l’environnement

Contrairement aux combustibles fossiles, l’énergie solaire n’a aucun impact négatif sur l’environnement. Ainsi, lorsque vous utilisez l’énergie solaire, vous contribuez à sauver la planète Terre.

Les coûts d’entretien sont faibles

Heureusement, il n’y a pas beaucoup de pièces mobiles dans les systèmes d’énergie solaire, et par conséquent, ils ne nécessitent pas beaucoup de frais d’entretien.

Presque tous les fabricants fiables offrent une garantie de 20 à 25 ans pour leurs panneaux solaires. Il vous suffit de maintenir la surface des panneaux relativement propre.

L’utilisation de l’énergie solaire réduit vos factures d’électricité

Plus vous obtenez d’électricité grâce aux panneaux solaires, moins vous êtes dépendant du réseau et, par conséquent, plus vos factures d’électricité diminuent.

Bien entendu, si vous souhaitez couvrir une grande partie de vos factures d’électricité, vous devez utiliser de grands systèmes de panneaux solaires commerciaux.

Vous pouvez gagner de l’argent avec les panneaux solaires

Le programme Plan Climat s’inscrit dans le cadre du plan français de réduction des émissions de carbone. Il encourage les propriétaires français à utiliser des technologies d’énergie renouvelable en leur offrant en contrepartie des tarifs d’exportation.

En d’autres termes, vous pouvez exporter de l’énergie renouvelable vers le réseau et obtenir des tarifs auprès des compagnies d’énergie. Vous pouvez donc utiliser les panneaux solaires comme un investissement judicieux et gagner un petit revenu à côté.

Quels types de modules photovoltaïques existe-t-il ?

Le domaine photovoltaïque est l’une des technologies qui se développent le plus rapidement dans le monde, nous offrant différentes options à utiliser.

Il existe trois types différents de panneaux solaires : monocristallins, polycristallins et à couche mince.

En outre, il existe deux types de systèmes : les systèmes connectés au réseau et les systèmes hors réseau.

Nous abordons les différentes différences ci-dessous :

1. Panneaux solaires monocristallins

Ces cellules photovoltaïques sont composées de silicium monocristallin et constituent la forme la plus pure de cellules photovoltaïques. Elles ont généralement un aspect sombre et uniforme, et leurs bords sont arrondis dans les panneaux solaires.

La grande pureté du silicium laisse plus d’espace aux électrons pour se déplacer. Cela en fait le type de panneau solaire le plus efficace, avec des taux supérieurs à 20 %.

2. Panneaux solaires polycristallins

Vous pouvez facilement distinguer ces cellules car leurs angles ne sont pas coupés dans les panneaux PV. Elles sont généralement bleues et fabriquées en fondant du silicium brut, ce qui est un processus plus rapide et moins coûteux que celui utilisé pour les cellules monocristallines.

Cependant, elles ont un rendement inférieur d’environ 15 %.

3. Panneaux solaires à couches minces

Les cellules solaires à couche mince sont fabriquées en plaçant un ou plusieurs films de matériau photovoltaïque sur un substrat tel que le verre, le plastique ou le métal. Le matériau photovoltaïque peut être du silicium, du cadmium ou du cuivre. En raison du peu de matériaux nécessaires à leur production, les cellules solaires à couche mince sont les plus faciles à fabriquer et les moins chères.

Systèmes raccordés au réseau et systèmes hors réseau

En outre, les systèmes photovoltaïques peuvent être classés en fonction de leur connexion au réseau. À cet égard, il existe deux principaux systèmes photovoltaïques :

Les systèmes hors réseau

Il s’agit de systèmes qui ne sont pas connectés au réseau. Ils sont généralement utilisés pour couvrir les besoins en électricité de bâtiments éloignés ou de maisons de vacances qui n’ont pas accès au réseau public.

Ces panneaux sont une option pratique car ils ne nécessitent pas d’autorisations spéciales de la part des sociétés de distribution d’électricité.

Cependant, étant donné qu’ils sont 100 % indépendants, les systèmes hors réseau nécessitent généralement un générateur supplémentaire ou des batteries solaires pour avoir de l’électricité lorsque le soleil ne brille pas.

Systèmes raccordés au réseau

Ces systèmes sont connectés au réseau, ce qui signifie que vous pouvez utiliser l’électricité de la compagnie d’électricité lorsque vous en avez besoin.

Lorsque vous n’en avez pas besoin, vous pouvez utiliser l’électricité produite par vos panneaux pour votre usage personnel, et vous pouvez également choisir de revendre la totalité ou l’excédent au réseau.

Qu’en est-il de la durée de vie d’un module photovoltaïque ?

L’un des aspects très positifs de l’investissement dans le photovoltaïque est que le produit a une longue durée de vie. Le nombre exact dépend de différentes variables telles que la qualité du panneau et les conditions climatiques, mais en général, les modules PV durent plus de 40 ans.

En outre, les systèmes PV nécessitent très peu d’entretien et sont généralement accompagnés d’une garantie de performance de 25 ans.

Toutefois, les onduleurs solaires PV, qui sont chargés de convertir le courant continu solaire en courant alternatif de réseau, peuvent devoir être remplacés au bout de 12 à 15 ans et bénéficient généralement d’une garantie de 5 ans.

Avec une durée de vie moyenne de 25 ans, les déchets de cellules solaires dans le monde pourraient atteindre 78 millions de tonnes d’ici 2050. C’est pourquoi le développement de technologies de recyclage des panneaux solaires attire désormais l’attention des experts et des décideurs des pays développés.

L’avenir du photovoltaïque

Il est également bon de connaître les perspectives des technologies photovoltaïques afin de choisir une approche judicieuse pour utiliser les panneaux photovoltaïques ou même investir dans ces derniers.

Tout d’abord, vous devez connaître les subventions pour les panneaux solaires en tant qu’incitations gouvernementales concernant les technologies renouvelables, notamment le photovoltaïque. En France, quelques types d’aides sont à votre disposition si vous souhaitez investir dans l’énergie solaire :

• Obligation d’achat à prix garanti
• TVA réduite sur les produits économiseurs d’énergie
• Aide à l’installation
• Plan solaire 2020

Vous pouvez donc choisir un programme adapté à l’utilisation du photovoltaïque en fonction de vos conditions.

Une autre question importante à cet égard est l’énergie solaire basée sur l’espace (SBSP). Il s’agit d’une technologie avancée et avant-gardiste qui vise à collecter l’énergie du soleil dans l’espace et à la transmettre sans fil à notre planète.

Certains pays comme la Chine, les États-Unis et le Japon investissent massivement dans cette idée qui représente l’avenir du photovoltaïque.

Lectures supplémentaires

• Installateur de panneaux solaires photovoltaïques
• Installation de panneaux solaire
• Autoconsommation
• Rendement des panneaux solaires
• Caport photovoltaïque

FAQ sur le photovoltaïque

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