Fonctionnement des panneaux photovoltaïques : le guide

Les panneaux solaires photovoltaïques sont une solution écologique pour produire sa propre énergie en utilisant les ressources renouvelables. Le panneau solaire photovoltaïque utilise les rayons UV du soleil pour les convertir en électricité qui va alimenter les appareils électroménagers du foyer.
Dans ce guide du panneau solaire, découvrez tout ce que vous devez savoir sur le fonctionnement de ce dispositif.

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Le panneau photovoltaïque est un dispositif qui permet de produire sa propre électricité pour alimenter les appareils électroménager du foyer. 
Le panneau solaire photovoltaïque convertit l'énergie solaire en électricité. Il est composé de cellules photovoltaïques, qui sont des dispositifs semi-conducteurs qui convertissent la lumière en électricité.
Le fonctionnement du panneau solaire  repose sur l'effet photovoltaïque. Cet effet décrit la capacité d'un matériau semi-conducteur à produire un courant électrique lorsqu'il est exposé à la lumière.

Un panneau solaire photovoltaïque est composé de plusieurs couches de matériaux, chacun ayant une fonction spécifique.

Les cellules photovoltaïques

Les cellules photovoltaïques sont le cœur du panneau. Elles sont fabriquées à partir de silicium, un élément semi-conducteur. Le silicium est dopé avec des éléments tels que l'arsenic ou le phosphore pour créer deux couches de charges électriques opposées (positives et négatives). Lorsque la lumière solaire frappe une cellule photovoltaïque, les photons de la lumière transfèrent leur énergie aux électrons de la couche négative. Ces électrons sont alors attirés par la couche positive, créant un courant électrique.

La couche EVA

La couche EVA (éthylène-acétate de vinyle) est un matériau intermédiaire qui sert à coller les cellules photovoltaïques ensemble. Elle protège également les cellules des éléments et de la chaleur.

La surface vitrée

Le verre est la couche supérieure du panneau. Il protège les cellules photovoltaïques des intempéries et de la poussière.

Les câbles et l'onduleur

Les câbles relient les cellules photovoltaïques à l'onduleur. L'onduleur est un appareil qui convertit le courant continu produit par les cellules photovoltaïques en courant alternatif, qui peut être utilisé par les appareils électriques. C’est ce composant qui convertit l’énergie solaireen électricité.
Les panneaux solaires sont une technologie prometteuse qui peut contribuer à réduire notre dépendance aux combustibles fossiles. Ils sont de plus en plus abordables et efficaces, et l’installation des panneaux solaires est de plus en plus facile. Si vous envisagez d'installer des panneaux solaires, il est important de faire vos recherches pour vous assurer que vous choisissez le bon système pour vos besoins.

Petites précisions de physique

Les photons de la lumière sont des particules de lumière qui ont une quantité d'énergie proportionnelle à leur longueur d'onde. Les photons de la lumière solaire ont une énergie suffisante pour arracher des électrons des atomes de silicium des cellules photovoltaïques.

Le silicium est un élément semi-conducteur, ce qui signifie qu'il a une structure atomique qui lui permet de conduire l'électricité dans certaines conditions. Les atomes de silicium ont quatre électrons de valence, qui sont les électrons les plus éloignés du noyau de l'atome. Ces électrons sont libres de se déplacer dans la structure du silicium.

Lorsque les photons de la lumière solaire frappent une cellule photovoltaïque, ils peuvent arracher un électron d'un atome de silicium. Cet électron est alors libre de se déplacer dans la structure du silicium.

Le courant électrique produit par les cellules photovoltaïques est du courant continu (CC). Il doit être converti en courant alternatif (CA) pour pouvoir être utilisé dans les maisons. L’électricité produite par les panneaux solaires peut être utilisée à des fins domestiques immédiates ou stockée dans des batteries pour un usage ultérieur.

Conversion du courant continu en courant alternatif

La conversion du courant continu en courant alternatif est effectuée par un onduleur. L'onduleur est un appareil électronique qui utilise des transformateurs et des condensateurs pour convertir le courant continu en courant alternatif.

L'onduleur utilise deux composants principaux pour effectuer la conversion : un transformateur et un condensateur.
Le transformateur est un appareil qui augmente ou diminue la tension du courant électrique. Dans le cas d'un onduleur, le transformateur est utilisé pour augmenter la tension du courant continu produit par les cellules photovoltaïques à la tension du réseau électrique.
Le condensateur est un appareil qui stocke l'énergie électrique. Dans le cas d'un onduleur, le condensateur est utilisé pour lisser le courant électrique produit par les cellules photovoltaïques, qui peut être irrégulier en fonction de l'intensité de la lumière solaire.

Le courant alternatif produit par l'onduleur est ensuite injecté dans le réseau électrique avec Obligation d’achat par EDF ou utilisé pour alimenter des appareils électriques (autoconsommation).

Les onduleurs sont disponibles dans une variété de tailles et de puissances. La taille et la puissance de l'onduleur doivent être adaptées à la taille du système photovoltaïque.

Comment fonctionne une cellule photovoltaïque ?

Une cellule photovoltaïque est un élément constitutif du panneau solaire qui convertit la lumière du soleil en électricité. Elle est composée de deux couches de silicium, l'une positive et l'autre négative. Lorsque la lumière solaire frappe la cellule, les photons de la lumière transfèrent leur énergie aux électrons de la couche négative. Ces électrons sont ensuite attirés par les atomes chargés positivement de la couche positive, créant un courant électrique.

Le rendement des panneaux solaires et des cellules photovoltaïques est la quantité d'énergie électrique produite par rapport à la quantité d'énergie solaire reçue. Les cellules photovoltaïques en silicium sont les plus courantes, avec un rendement d'environ 20 %.

Sur le marché, il est possible de trouver deux types de panneaux solaires : 

• Le panneau solaire monocristallin
• Le panneau solaire polycristallin

Chaque type de panneau répond à des besoins et présente des avantages spécifiques.

Le panneau solaire monocristallin

Les panneaux monocristallins sont fabriqués à partir d'un seul cristal de silicium. Ce procédé permet d'obtenir un rendement plus élevé que les panneaux polycristallins, qui sont fabriqués à partir de plusieurs cristaux de silicium.

Le rendement d'un panneau solaire est la quantité d'énergie électrique qu'il produit par rapport à la quantité d'énergie solaire qu'il reçoit. Les panneaux monocristallins ont un rendement moyen d'environ 20 %, tandis que les panneaux polycristallins ont un rendement moyen d'environ 18 %.

Le rendement plus élevé des panneaux monocristallins est dû à la structure uniforme du cristal de silicium. Cette structure permet aux photons de la lumière solaire de se déplacer plus facilement et d'être plus facilement absorbés par le silicium.

Les panneaux monocristallins sont également plus durables que les panneaux polycristallins. Ils sont moins sensibles aux variations de température et aux chocs mécaniques.

Le panneau solaire polycristallin

Les panneaux solaires polycristallins sont fabriqués à partir de plusieurs cristaux de silicium. Ce procédé est plus rapide et moins coûteux que la fabrication de panneaux monocristallins.

Les panneaux polycristallins ont un rendement légèrement inférieur aux panneaux monocristallins, mais ils sont également moins chers.

Par aillerus ils sont disponibles dans une variété de couleurs, ce qui les rend plus esthétiques que les panneaux monocristallins, qui sont généralement bleu foncé ou noir.

Comment choisir entre monocristallin et polycristallin pour le fonctionnement des panneaux photovoltaïques ?

Le choix entre le panneau mono ou polycristallin va dépendre de nombreux facteurs dont : 

• Vos besoins en énergie : Si vous avez de grands besoins en énergie, les panneaux monocristallins peuvent être rentables à long terme, car ils produisent plus d'énergie. Si vous avez des besoins en énergie plus faibles, les panneaux polycristallins peuvent être suffisants.
• Votre budget : Les panneaux monocristallins sont plus chers que les panneaux polycristallins. Si vous avez un budget limité, les panneaux polycristallins sont une meilleure option.
• Votre emplacement : Si vous vivez dans une zone ombragée, les panneaux polycristallins peuvent être une meilleure option que les panneaux monocristallins. Les panneaux polycristallins sont plus efficaces dans des conditions d'éclairage diffus.

Les avantages des panneaux monocristallins et ceux polycristallins

Le choix entre panneaux monocristallins et polycristallins dépend de vos besoins et de votre budget. Si vous êtes sûr de vos besoins, vous pouvez faire votre choix en fonction des facteurs ci-dessus. Si vous n'êtes pas sûr, il est préférable de demander conseil à un professionnel.

Recourir au fonctionnement des panneaux solaires pour produire sa propre énergie est une solution qui propose de nombreux avantages

Faire des économies sur ses factures d'énergie

Sur le plan économique, les panneaux photovoltaïques permettent de réduire ses factures d’électricité. En effet, les panneaux photovoltaïques produisent de l’électricité à partir de la lumière du soleil, qui est une ressource gratuite. L’électricité produite par les panneaux photovoltaïques peut être utilisée pour alimenter les appareils électriques de la maison ou redistribuée au réseau avec un tarif conventionné.
On estime que les panneaux photovoltaïques permettent de réduire ses factures d’électricité de 30 à 70 %, selon la région et l’ensoleillement.

Une énergie plus propre

Sur le plan environnemental, les panneaux photovoltaïques contribuent à réduire les émissions de gaz à effet de serre. En effet, la production d’électricité à partir de l’énergie solaire ne produit pas de gaz à effet de serre, contrairement à la production d’électricité à partir des énergies fossiles. Le fonctionnement de panneaux photovoltaïques permet donc de réduire sa contribution au changement climatique.

Une autonomie énergétique

Les panneaux photovoltaïques peuvent contribuer à l'autosuffisance énergétique en produisant de l'électricité à partir de l'énergie solaire.

L'autosuffisance énergétique peut être intéressante pour les personnes qui vivent dans des zones isolées où l'accès au réseau électrique est difficile ou coûteux. Elle peut également être intéressante pour les personnes qui souhaitent réduire leur dépendance aux énergies fossiles.

Une valeur ajoutée à votre bien immobilier

L'installation de panneaux photovoltaïques peut augmenter la valeur d'un bien immobilier de 5 à 10 %. Cela s'explique par plusieurs facteurs :

• Les panneaux photovoltaïques sont une source d'énergie durable et rentable, ce qui est un atout pour les acheteurs potentiels.
• Les panneaux photovoltaïques peuvent contribuer à réduire les factures d'énergie, ce qui peut également être un attrait pour les acheteurs.
• Les panneaux photovoltaïques peuvent augmenter la valeur esthétique d'une maison ou d'un appartement.

L'augmentation de la valeur d'un bien immobilier à la suite de l'installation de panneaux photovoltaïques est généralement supérieure au coût de l'installation. Cela signifie que les propriétaires peuvent réaliser un investissement rentable en installant des panneaux photovoltaïques.
 

En fonction de la puissance des panneaux solaires, du type de panneaux solaires et de la quantité, le prix de l’installation est variable.
En France, le prix moyen d'une installation photovoltaïque d'une puissance de 3 kWc est de 10 000 à 15 000 euros. Ce prix comprend le coût des panneaux, de l'onduleur, de la main-d'œuvre et des taxes. Toutefois, en fonction de la puissance, le prix peut augmenter :

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Afin d’aider les ménages à entamer leur Transition Énergétique, l’Etat et les collectivités locales proposent de nombreuses aides et subventions pour le financement des panneaux solaires. 

La prime à l'investissement

La prime à l'investissement est une aide financière accordée par l'Etat aux particuliers qui installent des panneaux solaires photovoltaïques. Cette prime est calculée en fonction de la puissance de l'installation.

L'éco prêt à taux zéro

Cet éco-prêt est accordé par des établissements bancaires partenaires de l'État et permet de financer des travaux de rénovation énergétique, dont l'installation de panneaux photovoltaïques. Le montant de l'éco-PTZ est de 30 000 euros maximum, avec un taux d'intérêt de 0 %.

MaPrimeRénov'

MaPrimeRénov' est un nouveau dispositif d'aides financières aux travaux de rénovation énergétique des logements. Ce dispositif est accessible aux particuliers, aux copropriétés et aux propriétaires bailleurs.

Les ménages aux revenus modestes et très modestes peuvent bénéficier d'une aide plus importante que les ménages aux revenus intermédiaires.
MaPrimeRénov' est cumulable avec d'autres aides financières.

Aides et subventions des collectivités locales

En plus des aides de l'Etat, Il existe de nombreuses aides locales proposées par des collectivités locales pour le financement des panneaux solaires photovoltaïques. Ces aides peuvent prendre différentes formes, telles que des subventions, des prêts à taux zéro ou des exonérations de taxes.

Il est important de se renseigner auprès de sa commune ou de son département pour connaître les aides disponibles.

Comment bénéficier des aides et subventions ?

Pour bénéficier des aides et subventions pour le financement des panneaux photovoltaïques, il faut déposer un dossier auprès des organismes concernés. Les dossiers sont généralement à déposer auprès de l'installateur qui réalisera les travaux.