Panneaux solaires photovoltaïques : fonctionnement, avantages et prix

Les panneaux photovoltaïques sont installés pour transformer l’énergie solaire en électricité, tandis que les panneaux solaires thermiques transforment le rayonnement solaire en chaleur. C’est pourquoi ces solutions ne sont pas en concurrence les unes avec les autres. Au contraire, elles peuvent se compléter. Ainsi dans notre dossier sur la définition de l’énergie solaire et de ses avantages; voici un petite explication de ce que sont les panneaux solaires photovoltaique. Si vous souhaitez plus d’information sur l’autre famille de panneaux solaire, lisez cet article : Comment les panneaux solaire thermiques produisent de la chaleur ?

Qu’est ce qu’un panneau solaire photovoltaïque ?

Panneau solaire photovoltaïque : principe général

Les panneaux Photovoltaïques (PV), également appelés panneaux solaires, captent l’énergie du soleil et la convertissent en électricité. L’électricité générée par les panneaux PV est principalement utilisée pour alimenter les appareils et équipements ménagers. Ils se différentient des panneaux solaires thermiques qui eux produisent de la chaleur – principalement pour le chauffage ou l’eau chaude sanitaire.

Le système de panneaux PV le plus typique est le système connecté au réseau, qui, comme son nom l’indique, est relié au réseau national d’électricité . Cela signifie que la nuit, lorsque les panneaux solaires ne fonctionnent pas, vous pouvez utiliser l’électricité du réseau. L’énergie que vos panneaux produiront sera ainsi « revendue » à EDF (bref injectée dans le réseau) à un tarif réglementé et viendra donc alléger votre facture d’électricité d’autant.

Le deuxième type de système de panneaux PV est le système autonome, qui n’est pas connecté au réseau. Dans ce cas, vous pouvez ajouter des batteries solaires au système pour avoir de l’électricité lorsqu’il fait nuit. Ce système peut s’avérer très pratique dans les zones reculées où il n’existe aucune autre source d’électricité. Aujourd’hui, des milliers de personnes alimentent leurs maisons et leurs entreprises à l’aide de panneaux photovoltaïques connectés sur batterie.

Quels sont les 3 types de panneaux photovoltaïques ?

Les panneaux PV peuvent être classés en trois types courants de panneaux solaires domestiques :

• Panneaux PV monocristallins
• Panneaux PV polycristallins
• Panneaux PV à couche mince

Le choix du panneau PV le mieux adapté à votre habitation dépend de vos besoins énergétiques et de votre budget. Il existe d’autres types de panneaux solaires, mais ces trois types de panneaux PV domestiques sont les plus courants.

Les panneaux monocristallins sont les plus efficaces, car ils sont fabriqués à partir d’un seul morceau de silicium, ce qui facilite la circulation de l’électricité dans la cellule. Pour cette raison, ils sont également le type de panneau solaire le plus cher.

Les panneaux polycristallins sont moins efficaces que les monocristallins car ils sont fabriqués en fondant ensemble plusieurs parties de silicium, ce qui rend plus difficile la circulation de l’électricité à travers le silicium. Il est plus facile de fabriquer des panneaux polycristallins, c’est pourquoi ils sont également plus abordables.

Les panneaux à couche mince, quant à eux, sont les moins chers mais aussi les moins efficaces des panneaux photovoltaïques. Si vous recherchez des panneaux solaires flexibles, les panneaux à couche mince sont une excellente option pour vous.

Comment fonctionne un panneau solaire Photovoltaïque ?

Comment les composants de panneaux solaires produisent-ils de l’énergie ?

grâce au rayonnement solaire sot la lumière émise par le soleil.

Les technologies solaires convertissent ce rayonnement électromagnétique (REM) en énergie. Vous pouvez utiliser l’énergie solaire pour alimenter votre maison, et les collectivités peuvent intégrer l’énergie solaire pour améliorer l’efficacité énergétique et réduire les émissions de carbone.

Les panneaux solaires photovoltaïques résidentiels standard utilisent des cellules photovoltaïques pour rassembler les rayons électromagnétiques sous forme de photons, créant ainsi des charges électriques. Cette charge libère les électrons de leurs atomes dans les composants du panneau solaire, ce que l’on appelle « l’effet photovoltaïque » L’effet photovoltaïque génère un champ électrique dans la cellule, envoyant de l’électricité au système et alimentant votre maison.

Autre système couramment déployé en France – et qui a l’avantage d’être moins onéreux même si ils ne produisent que de l’eau chaude – les panneaux solaires thermiques – eux – recueillent et convertissent l’énergie solaire en chaleur pour produire de l’eau chaude pour la douche, la cuisine ou le chauffage.

Lorsque le rayonnement électromagnétique rencontre une cellule photovoltaïque, l’effet photovoltaïque génère un courant électrique dans la cellule. L’effet photovoltaïque est la façon dont les composants des panneaux solaires convertissent les rayons du Soleil en énergie électrique.

Les cellules solaires sont constituées de deux types de semi-conducteurs : de type p et de type n. Les deux variétés se rejoignent pour créer une jonction p-n, formant un champ électrique par lequel les électrons se déplacent vers le côté p et les trous vers le côté n.

Les cellules photovoltaïques des panneaux transfèrent l’énergie des photons aux électrons de la jonction p-n. Ces électrons « sautent » vers un état d’énergie plus élevé appelé bande de conduction, laissant un trou dans la bande de valence. Ce mouvement, résultant de l’énergie ajoutée, crée une tension pour l’énergie électrique.

De quoi sont faites les cellules solaires ?

La plupart des panneaux solaires, soit environ 95 %, utilisent des cellules solaires en silicium, un semi-conducteur non métallique qui peut absorber et transformer la lumière du soleil en énergie électrique. Les technologies solaires émergentes utilisent d’autres panneaux solaires et matériaux de construction, notamment des cellules solaires à couche mince.

Cellules solaires organiques

Les cellules photovoltaïques organiques – également appelées cellules solaires polymères ou cellules solaires plastiques – sont produites lorsque des composés organiques sont dissous dans de l’encre et imprimés sur des matériaux plastiques fins. Il s’agit de cellules solaires à couche mince utilisant des matériaux à base de carbone comme semi-conducteur.

Cellules solaires pérovskites

Produites avec la même technique que celle utilisée par les imprimeurs pour imprimer des journaux, les cellules pérovskites sont des composants solaires fabriqués à partir de matériaux artificiels. La structure cristallographique des cellules solaires assure une conversion très efficace des photons en énergie utilisable.

Cellules solaires chimiques à couche mince

Les types de couches minces chimiques comprennent :

• Silicium amorphe
• Arséniure de gallium
• Tellurure de cadmium
• Séléniure de cuivre, d’indium et de gallium

Ces cellules solaires sont fabriquées à partir de composants flexibles et légers et sont 350 fois plus petites que les cellules en silicium.

Quels sont les autres composants des panneaux solaires ?

Les modules solaires comportent deux autres éléments principaux qui convertissent la lumière du soleil en électricité : l’enveloppe en verre et la couche isolante. L’enveloppe extérieure en verre du panneau assure la protection et la durabilité à long terme des cellules photovoltaïques. L’enveloppe en verre est également dotée d’un revêtement antireflet afin d’offrir aux cellules la meilleure exposition au soleil et d’améliorer l’absorption des rayons électromagnétiques.

La couche d’isolation et la feuille arrière empêchent la condensation due à l’humidité et la dissipation de la chaleur. Les augmentations de température diminuent l’efficacité des composants du panneau. Un environnement plus stable améliore donc les performances du panneau.

Les foyers français (en fait la plupart des maisons dans le monde) utilisent le courant alternatif pour faire fonctionner leurs systèmes électriques. Par conséquent, les systèmes d’énergie solaire utilisent également un onduleur pour convertir le courant continu en courant alternatif.

Quel est le prix d’une installation de panneau solaire photovoltaïque ?

Prix du matériel

Bien sûr le prix va dépendre de la puissance que vous voulez installer (et donc du nombre de panneaux que vous allez devoir installer). Les prix donnés ici sont le reflets d’une installation standard (panneaux polycristallins – les tuiles solaires ou panneaux monocristallins sont plus chers). Notez aussi que pour l’ensoleillement moyen en France et pour une maison de 100m2, vous n’aurez pas besoin d’une installation supérieure à 3KWc. Les puissances plus importantes sont données pour les habitats collectifs (6 et 9 KWc) et les projets industriels (36KWc et 100KWc). Enfin KWc correspond à la puissance de crête, c’est a dire la puissance maximale du panneau lorsqu’il est en plein soleil.

Puissance de l’installation envisagée (Polycristallins)	Prix Moyen constaté
Prix installation solaire 3 kWc	de 9 800 à 14 000 €
Prix installation solaire 6 kWc	de 17 000 à 20 000 €
Prix installation solaire 9 kWc	de 25 900 à 32 000 €
Prix installation photovoltaïque 36 kWc	De 61 000 € à 72 000 €
Prix installation photovoltaïque 100 kWC	De 124 000 à 155 000 €

Prix de la pose

A ce prix matériel, il faut ajouter le cout de pose et d’installation des panneaux et de l’onduleur. Il faut compter environ 4 000 euros pour une installation 3KWc.
Enfin il vous faudra prévoir un changement d’onduleur tous les 10 ans qui vus sera facturé entre 1 000 € et 2 000 € pour un ondulateur classique (les micro-ondulateur – qui ont une durée de vie plus longue – sont un peu plus chers).

Aide de l’état pour la pose d’une installation photovoltaïque

Si vous souhaitez revendre toute l’énergie produite à EDF Obligation (entité qui rachète l’énergie solaire – entre autres) : vous ne bénéficierez d’aucune aide. Attention alors, car « historiquement » le prix de rachat est en tendance baissière. Néanmoins les tensions énergétiques actuelles – si elles perdurent – influeront probablement ce prix à la hausse.

Si vous optez pour l’autoconsommation ou l’autoconsommation + revente du surplus, alors vous pourrez bénéficier de :

• La prime à l’autoconsommation photovoltaique : répartie sur les 5 premières années après l’installation des panneaux, elle est dégressive selon la puissance : 430€/KWc pour une installation inférieure a 3KWc ; 280€ / KWc pour une installation entre 3KWc et 9KWc; 160€/KWc pour l’intervalle 9 à 36KWc et 80€/KWc pour les installation entre 36 et 100KWc
• TVA allégée de 10% et exonération fiscale sur les revenus générés: si votre installation est posée par un installateur RGE, dans un logement de plus de deux ans, pour une puissance inférieure à 3KWc.
• Eventuelles aides de la Région ou du Département : a voir avec votre Mairie.

Comment amortir son installation ?

Tenant compte des coût d’installation et des aides gouvernementales – mais aussi d’un prix de rachat / achat de l’électricité qui est faible par rapport à ce qu’il risque de devenir – on peut estimer la durée d’amortissement d’une installation de 3 KWc minimum de 10 ans et maximum de 17 ans (selon ce que vous produisez et consommez et dans la mesure ou vous produisez minimum 10% de plus que ce que vous consommez). L’installation photovoltaïque est donc la plus longue a rentabiliser, beaucoup plus que l’option du chauffage solaire thermique avec un ballon d’eau chaude solaire par exemple.

Avantages de l’utilisation de panneaux photovoltaïques

L’utilisation de panneaux photovoltaïques comme source d’électricité peut s’avérer très bénéfique. Outre les avantages généraux liés à l’utilisation de l’énergie solaire pour la maison, on pourrait ajouter q’une fois les panneaux solaires achetés et les coûts d’installation amortis, vous pouvez commencer à économiser de l’argent grâce à la réduction des coûts de l’électricité.

Outre ces économies, il est également possible de gagner de l’argent grâce aux panneaux solaires. L’actuelle garantie d’exportation intelligente vous permet de gagner de l’argent en « exportant » l’excédent d’énergie solaire vers le réseau, ce qui signifie que vous pouvez faire des amortir votre installation encore plus rapidement – du moins si votre installation produit plus que ce que vous consommez.

Quel entretien et nettoyage des panneaux photovoltaïques ?

Le nettoyage des panneaux solaires est assez simple : il suffit de les garder respectivement propres et de ne pas les laisser dans l’ombre des arbres. Si la poussière ou la neige devient un problème, il faut les rincer à l’eau chaude. Si vous n’avez pas envie de le faire vous-même, vous pouvez toujours contacter une entreprise de nettoyage de vitres qui se chargera du travail.

Les panneaux photovoltaïques sont susceptibles de durer 25 à 30 ans ou plus, mais l’onduleur du panneau solaire doit être remplacé au bout de dix à quinze ans. Cependant, il est toujours bon de jouer la carte de la sécurité et de vérifier auprès de votre installateur quelles sont les exigences spécifiques en matière d’entretien de votre système, ainsi que son assurance respective.

De nombreux faits concernant les panneaux solaires montrent qu’il s’agit d’une excellente source d’énergie renouvelable et il y a de nombreuses raisons pour lesquelles vous devriez commencer à profiter des avantages qu’ils apportent. En plus de réduire votre empreinte carbone, vous réduirez également vos factures d’électricité. De plus, les panneaux photovoltaïques sont faciles à entretenir et dureront longtemps.