Installation photovoltaïque : découverte et explications

Avec l’arrivée du soleil et la transition énergétique, le moment est venu de remettre la question du photovoltaïque sur le toit, le sol ou ailleurs…Oui, toutes les surfaces sont potentiellement intéressantes à exploiter. 

De nombreux paramètres sont à mettre en lumière. L’idée de mettre la main sur sa facture d’énergie fait briller les acteurs du marché. De nombreuses solutions voient le jour.

Commençons par découvrir le fonctionnement d’une installation photovoltaïque…

La source : le rayonnement du soleil

La première chose à savoir est la suivante : le principe actif de ce système repose sur la création d’électricité à partir du rayonnement de lumière (photons), non de la chaleur. Ce qui explique notamment sa croissance dans les pays du Nord où malgré des températures plus froides, le soleil brille comme partout ailleurs.

Les semi-conducteurs

Les découvertes scientifiques datent de 1839 lorsque Becquerel, physicien français, découvre qu’une tension électrique apparaît aux bornes d’un semi-conducteur. Les semi-conducteurs (composants) captent les électrons des photons de la lumière.

Les semi-conducteurs sont en silicium, premier matériau de la croûte terrestre. Présent dès l’origine, il dérive du mot caillou (silex en latin). Beaucoup de minéraux en contiennent et on en trouve à la composition du sable, du verre par exemple.

Cela soulève et déplace l’enjeu de cette technologie dépendante à ces matériaux classés à mi-chemin entre les métaux (conducteurs de courant) et les isolants (ne transmet pas le courant).

Installation photovoltaïque

La mise en réseau des cellules photovoltaïques pour convertir les ondes électromagnétiques forment un module solaire, qui à leurs tours sont assemblés pour former une installation solaire.

Deux types de destination ensuite :

  • soit la production est utilisée pour la consommation directe. Cela est très pratique lorsque le point de consommation n’est pas relié au réseau de distribution électrique classique en zone reculée de montagne, sur une île ou autre.
  • soit pour le service d’un réseau de distribution à grande échelle. On utilise alors des onduleurs pour transformer le courant continu en alternatif.

3 qualités de silicium

Les installations photovoltaïques sont des applications issues directement de la chimie de la silice et du cristal de silicium. Matériau découvert en 1854, il n’existe pas à l’état naturel sous forme de corps simple mais composé comme le dioxyde de silicium SiO2 par exemple.

On distingue 3 qualités : monocristallin, polycristallin et amorphe.

Ils sont classés selon leur composition. Celle-ci détermine aussi leur coût, leur usage, et les espaces auxquels ils sont destinés. Les installations ont un coût lié aux propriétés des matériaux de fabrication.

Monocristallin : les plus purs donc les plus chers, se composent d’un seul cristal de silicium et une seule couleur. Leur rendement est de 14% en moyenne.

Polycristallin : composé de copeaux de silicium, présente différentes teintes. Le rendement moyen est de 11%.

Amorphe : plus productifs en cas de faible lumière. Mais aussi moins rentable (6%) et beaucoup moins chers que les cristallins. Nos ancestrales calculatrices de collège sont à base de ce matériau.

Nous verrons à l’occasion d’un prochain article le dimensionnement d’une installation et la capacité de production.

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