Les panneaux solaires sont de plus en plus populaires et deviennent un élément clé pour favoriser la transition énergétique vers des sources renouvelables. Mais comment fonctionne un panneau solaire ? Dans cet article, nous vous proposons de découvrir les principales étapes du processus permettant de transformer l’énergie solaire en électricité utilisable par nos appareils électriques.
Principe de base du panneau solaire
Le panneau solaire est un dispositif conçu pour convertir l’énergie solaire, provenant de la lumière du soleil, en courant électrique continu. Pour cela, il s’appuie sur des cellules photovoltaïques qui sont sensibles à la lumière. Plusieurs types de cellules existent, mais celles en silicium monocristallin et polycristallin sont les plus courantes dans le marché.Les cellules photovoltaïques
Une cellule photovoltaïque est constituée d’une fine plaque de matériau semi-conducteur, généralement du silicium. Ce matériau possède des propriétés particulières qui lui permettent de capter l’énergie lumineuse et de générer une tension électrique. Chaque cellule produit une tension relativement faible, de l’ordre de 0,5 volt. En revanche, lorsqu’on les associe en série et en parallèle, on peut obtenir des panneaux solaires capables de fournir une tension et une puissance suffisantes pour alimenter des appareils électriques.L’effet photovoltaïque
Le principe de base du panneau solaire repose sur l’effet photovoltaïque : lorsqu’une cellule est exposée à la lumière, elle absorbe des photons (les particules élémentaires de la lumière). Ces photons vont alors « heurter » les atomes de silicium et provoquer l’arrachement d’électrons. Ceux-ci sont alors libres de se déplacer à travers le matériau semi-conducteur, créant ainsi un courant électrique.Fonctionnement d’un système solaire photovoltaïque complet
Un panneau solaire seul ne suffit pas pour alimenter une habitation ou un dispositif électrique. Il doit être associé à d’autres éléments pour former un système solaire photovoltaïque complet, comprenant :- Les panneaux solaires eux-mêmes, qui convertissent la lumière en électricité
- Un onduleur, qui transforme le courant continu produit par les panneaux en courant alternatif utilisable par nos appareils
- Des câbles et des supports pour fixer et relier les différents éléments entre eux
- Un système de stockage d’énergie, comme des batteries, pour conserver l’électricité produite et pouvoir l’utiliser lorsque le soleil ne brille pas ou que la demande est plus importante
- Un compteur et un gestionnaire d’énergie pour suivre la production et la consommation d’électricité et ajuster le fonctionnement du système en conséquence.
Transformation du courant continu en courant alternatif
Le courant électrique produit par les panneaux solaires est un courant continu, c’est-à-dire qu’il circule toujours dans le même sens. Or, la plupart de nos appareils électriques et notre réseau électrique fonctionnent avec du courant alternatif, qui change de sens régulièrement (50 fois par seconde en Europe). Il est donc nécessaire de transformer ce courant continu en courant alternatif pour pouvoir utiliser l’énergie solaire produite. C’est le rôle de l’onduleur, un dispositif électronique qui effectue cette conversion. Une fois transformé en courant alternatif, le courant électrique peut soit être utilisé directement par les appareils électriques de l’habitation, soit être injecté sur le réseau électrique si la production excède la demande locale ou si le système ne dispose pas de capacités de stockage.Stockage de l’énergie solaire produite
Dans certains cas, il peut être intéressant de stocker l’énergie solaire produite pendant la journée pour l’utiliser lorsque la production est faible ou nulle, comme la nuit ou lors des jours nuageux. Pour cela, on utilise généralement des batteries, qui permettent de conserver cette énergie sous forme chimique et de la restituer sous forme électrique lorsqu’elle est nécessaire. Les batteries doivent elles aussi être reliées à un onduleur pour assurer la conversion du courant entre leur sortie et les appareils électriques ou le réseau. Certaines installations solaires intègrent des onduleurs hybrides capables de gérer à la fois la production solaire et le stockage d’énergie.Facteurs influençant le rendement d’un panneau solaire
Le rendement d’un panneau solaire, c’est-à-dire la quantité d’électricité qu’il est capable de produire en fonction de l’énergie solaire reçue, dépend de plusieurs facteurs :- La qualité des cellules photovoltaïques et du matériau semi-conducteur utilisé : plus celui-ci est pur et performant, plus le rendement sera élevé
- L’angle d’incidence de la lumière sur les cellules : pour maximiser la quantité de photons captés et donc la production d’électricité, il est préférable d’installer les panneaux solaires de manière à ce qu’ils soient orientés vers le soleil et inclinés avec un angle optimal
- Les conditions climatiques : la température peut influencer le rendement des cellules photovoltaïques, qui sont généralement plus performantes à des températures modérées. La présence de nuages ou de poussière sur les panneaux peut également réduire la quantité de lumière captée
- La taille et le nombre de panneaux solaires : en augmentant la surface de cellules exposées à la lumière, on augmente mécaniquement la production d’électricité. Il est donc important d’adapter la taille et la puissance de l’installation solaire aux besoins énergétiques de l’habitation ou du dispositif à alimenter.