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L'énergie solaire

L’énergie solaire est utilisée sous deux formes:

Les réponses proposées ici sont principalement originaires de données fournies par swissolar.ch, le site de référence pour les informations sur l’énergie solaire.

 

Pour en savoir plus sur le rachat de l’énergie produite: cliquez ici… texte issu de l’association VESE qui réunit tous les producteurs d’énergies indépendants.

 

le photovoltaïque

Habituellement, les cellules solaires sont de minces plaquettes de silicium. L’altération intentionnelle du silicium pur avec des atomes étrangers produit une couche conductrice négative et une couche conductrice positive. Dans la zone de transition entre les deux couches, il se forme un champ électrique. Sur la face supérieure de la cellule se trouvent des contacts frontaux en forme de doigt, la face inférieure est constituée d’une surface continue de métal.

L’élément principal de toute installation solaire est le module photovoltaïque, dans lequel un certain nombre de cellules solaires sont reliées. Plusieurs modules reliés forment un générateur. Le courant continu produit par les cellules solaires est conduit dans l’onduleur. L’onduleur convertit le courant continu en courant alternatif, conforme au réseau électrique (230 V). Dans une installation raccordée au réseau, le courant est ensuite injecté dans le réseau via un compteur. Dans le cas d’une installation en îlot éloignée du réseau, des batteries accumulent l’électricité produite et la restituent en cas de besoin.

Quand la lumière touche la cellule solaire, des électrons et des trous (appelés électrons défectueux) sont formés et séparés par le champ électrique. Les électrons se déplacent vers le pôle négatif, les électrons défectueux vers le pôle positif. Lorsque l’on relie les contacts avec un appareil électrique, par exemple un réfrigérateur, les électrons retournent au pôle positif via le circuit électrique extérieur, et il s’écoule de la sorte du courant continu.

Il convertit le courant continu généré par les cellules solaires en courant alternatif, synchronise la fréquence avec le réseau électrique, possède un dispositif de contrôle pour se séparer du réseau en cas de dérangements et fournit des données.

D’une manière générale, les modules photovoltaïques peuvent être installés partout où le rayonnement solaire est suffisant. La meilleure orientation consiste en une inclinaison d’environ 30° vers le sud. Une légère déviation vers le sud-est/sud-ouest ou une inclinaison entre 25° et 60° ne réduisent la production d’énergie que légèrement. Il est important de tenir compte de l’ombre produite par la végétation, les bâtiments voisins, etc. Une zone d’ombre nuit sensiblement à la production de toute une installation.
À peine 4,8 m² sont nécessaires pour la production de 1 000 kWh/an d’électricité.

Les fabricants de modules donnent une garantie à 25 ans. La durée de vie moyenne est de 30 à 40 ans. En général, les installations photovoltaïques demandent peu d’entretien et ne subissent que peu de dérangements.

Ce bruit court depuis les débuts du photovoltaïque, dans les années 50. À cette époque, on utilisait des modules solaires pour la production d’électricité dans les satellites, mais on n’attachait pas une grande importance au temps de retour d’énergie. Aujourd’hui, ce dernier se situe autour des 2 ans suivant la technologie utilisée, avec une tendance à la baisse. En regard de la longue durée de vie des modules, cette valeur peut être considérée comme très bonne. Du reste, certains fournisseurs (p.ex. RWE Schott Solar) fabriquent leurs modules solaires avec de l’électricité solaire.

Aujourd’hui, la très grande majorité des panneaux solaires photovoltaïques sont constitués de silicium. Le silicium n’existe pas à l’état libre mais il existe sous différentes formes de minéraux tels que le sable ou encore le quartz. Il est ainsi le deuxième élément le plus abondant sur Terre.

La première étape est la fabrication de silicium dit “métallurgique“.

Pour ce faire, il faut faire, ce que l’on nomme en chimie, une « réduction» à partir d’un mélange composé de morceaux de silice (généralement des morceaux de quartz) et de bois.

Le mélange est ensuite porté à très haute température (autour de 3 000°) avant d’être purifié à 99,9999 %.

On obtient ainsi du silicium solaire qui prend la forme de « petits cailloux » ou de cristaux.

Ces derniers sont enfin cuits à près de 1 450° afin de créer des lingots de silicium.

Une fois refroidis, les lingots sont coupés en tranches, d’une épaisseur ne dépassant pas les 200 microns. Soit l’épaisseur d’une feuille de papier.

Les tranches de silicium, également appelées « wafers », reçoivent un traitement anti-reflet, qui leur donne cette couleur bleu caractéristique, afin d’augmenter la quantité de lumière absorbée.

Elles sont ensuite dopées par l’ajout de phosphore ou de Bore.

Nous obtenons ainsi des cellules qui, une fois exposées à la lumière du soleil, produisent de l’électricité. Ces cellules ne sont toutefois pas encore utilisables. En effet, un circuit électrique doit encore être imprimé sur la surface du wafer pour que le courant recueilli puisse être transféré. Il ne reste plus qu’à connecter les cellules (entre 48 et 72), les souder, les encapsuler entre une plaque de verre et une couche de polymère puis les encadrer pour former un panneau photovoltaïque.

Il existe plusieurs types de panneaux photovoltaïques.

D’une part, il y a les panneaux solaires produits à partir de silicium cristallin, élément qui représente près de 27 % de la croûte terrestre.

Ils représentent aujourd’hui plus de 90 % des panneaux solaires à la fois produits et installés.

Le secteur du photovoltaïque n’est en rien concerné par l’utilisation des terres rares.

a) Silicium & Panneau solaire monocristallin


Les cellules des panneaux monocristallins sont composées de la découpe d’un bloc de silicium unique.

Leur processus de fabrication est relativement énergivore et onéreux mais ils bénéficient de meilleurs rendements, souvent supérieurs de 20%, par rapport aux autres types de panneaux solaires.

Ils ont la particularité d’avoir de meilleures performances par faible ensoleillement et de capter les rayons du soleil plus tôt le matin et plus tard le soir.

Comment les reconnaître ? Leur fabrication à partir d’un cristal de silicium pur leur donne une teinte uniforme allant du gris au bleu foncé.

Second signe distinctif, l’absence de rainurage sur le panneau. Celui-ci, facilement identifiable sur les autres types de panneaux, est ici presque invisible. Car le circuit électrique est ici placé sur la face arrière de la cellule.

b) Panneau solaire polycristallin


Comme leur nom l’indique, les panneaux solaires polycristallins sont composés de plusieurs cristaux de silicium.

Plus précisément, ils sont fabriqués à partir de chutes de morceaux de silicium qui sont fondus, refroidis et assemblés grâce à un processus plus rapide et plus économique.

Ils sont donc moins chers que les panneaux monocristallins mais ils bénéficient de rendements inférieurs allant de 14 à 18 % en moyenne.

Les panneaux solaires polycristallins sont très facilement reconnaissables de par leur couleur bleu nuit non uniforme.

De plus, vous pouvez facilement observer les différentes orientations prises par les cristaux lors de la confection du panneau.

c) Panneau amorphe (ou à couche mince)


Les panneaux solaires amorphes sont de très loin les panneaux solaires les moins chers du marché et les moins performants du marché (entre 5 et 7 %).

Cela s’explique essentiellement par leur méthode de fabrication.

Un panneau solaire amorphe utilise seulement 1 % de la quantité de silicium nécessaire à la création d’un panneau mono ou polycristallin. Ici, le silicium non cristallisé est envoyé sur un matériau amorphe (verre, acier ou plastique) qui permet la création de panneaux solaires souples.

Comment les reconnaître ? Ils sont de couleur gris foncé.

Enfin, les panneaux solaires amorphes ont la spécificité de pouvoir produire de l’énergie avec un éclairage artificiel.

La Chine domine très largement le marché du photovoltaïque. D’après une étude de janvier 2018, le bilan mondiaux de modules photovoltaïques comprend neuf industriels chinois. Seul le sud-coréen Hanwha Q-Cells arrive à se glisser à la 5e place de ce classement.

Tous les acteurs de ce classement dépassent désormais les 3 GW de capacité de production et affichent ensemble près de 57 GW de modules produits.

De plus, le constructeur de panneaux solaires Trina Solar a été encore une fois jugée lucrative (ou « bankable ») par 100% des banques, investisseurs ou experts interrogés.

Avec de tels chiffres, le doute n’est plus permis, les panneaux solaires chinois sont de très bons produits.



Un panneau photovoltaïque mesure en moyenne 1,7 m².

Soit 1 m de largeur x 1.7 m de hauteur.

 Un panneau solaire pèse en moyenne 18 kg.

La grêle peut-elle endommager mes panneaux solaires ?

La réponse à cette question est très simple : non.

En effet, avant d’être mis sur le marché, les panneaux photovoltaïques sont mis à rude épreuve.

Ils doivent, par exemple, résister à l’impact de grêlons de 1,25cm de diamètre, projetés à 140 km/h.

De plus, comme nous l’avons vu précédemment, la surface patinée des panneaux solaires les protège également du vent et des intempéries