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Comment fonctionnent les panneaux solaires ?

Comment fonctionne l’énergie solaire ? Nous avons la réponse ! Restez et vous apprendrez les bases du fonctionnement des panneaux solaires afin de vous préparer à votre future installation solaire.

Le soleil contient suffisamment d’énergie pour alimenter une maison. Les panneaux solaires que nous installons sur un carport contiennent donc des cellules qui collectent l’énergie du soleil. Ils fournissent donc à votre maison de l’énergie à utiliser la nuit. Les panneaux solaires fonctionnent en libérant des photons qui parcourent des millions de kilomètres jusqu’à la terre pour alimenter votre maison. En une heure, le soleil envoie suffisamment de protons pour alimenter la terre en électricité pendant un an.

Les panneaux solaires exploitent l’énergie du soleil pour produire de l’électricité utilisable. À un niveau élevé, les cellules solaires absorbent la lumière du soleil pour générer un courant électrique par ce que l’on appelle « l’effet photovoltaïque ». Ce courant électrique est capté par des plaques et des fils et transformé en un courant d’énergie utilisable qui est envoyé à votre maison et à vos appareils. Dans cet article, nous allons expliquer comment les panneaux solaires produisent de l’énergie renouvelable pour votre maison.

panneaux solaires

Qu’est-ce que l’énergie solaire ?

L’énergie solaire est générée par les réactions constantes de fusion nucléaire qui se produisent au cœur du soleil. Ces réactions se produisent lorsque des protons (similaires aux atomes d’hydrogène) entrent en collision et fusionnent sous des températures et des pressions extrêmes pour former de l’hélium. Ce processus libère une quantité massive d’énergie, produisant ainsi plus de 500 millions de tonnes d’atomes d’hydrogène par seconde.

En conséquence, le cœur du soleil (la partie la plus chaude) atteint environ 15 millions de degrés Celsius et émet continuellement d’énormes quantités d’énergie sous forme de rayonnements électromagnétiques (REM). Ces rayonnements électromagnétiques, transportés sous forme de photons, existent sous diverses formes et sont produits par le soleil.

 

La technologie des panneaux solaires et de l’énergie solaire : Comprendre les cellules solaires et l’effet photovoltaïque

En termes simples, les panneaux solaires produisent de l’électricité lorsqu’ils captent la lumière du soleil, ou photons, qui libèrent des électrons des atomes, les mettant ainsi en mouvement. Ce flux d’électrons est alors converti en courant électrique utilisable par les panneaux solaires. Ce processus, connu sous le nom d’effet photovoltaïque, est le fondement chimique et physique de la plupart des technologies solaires modernes.

L’effet photovoltaïque : son fonctionnement

La production d’électricité à partir de panneaux solaires repose sur l’effet photovoltaïque, découvert pour la première fois en 1839 par Edmond Becquerel. Cet effet est généralement associé à certains matériaux, appelés semi-conducteurs, qui ont la capacité de générer un courant électrique lorsqu’ils sont exposés à la lumière du soleil.

Voici les principales étapes simplifiées de l’effet photovoltaïque :

  1. La lumière solaire atteint les cellules solaires, ce qui stimule les électrons à l’intérieur de ces cellules et les met en mouvement.
  2. Les électrons sont libérés de la jonction entre les couches de la cellule, créant ainsi un courant électrique.
  3. Les électrons sont captés par des plaques métalliques et des fils, ce qui génère de l’électricité.

 

Le processus de production d’électricité solaire commence par les cellules solaires, qui sont les éléments constitutifs des panneaux solaires plus larges. Ces cellules solaires sont généralement fabriquées à partir de silicium, un semi-conducteur non métallique capable de convertir la lumière solaire en électricité.

Il existe différents types de semi-conducteurs utilisés dans les cellules solaires, mais le silicium reste le plus courant, étant utilisé dans 95 % des cellules solaires produites aujourd’hui. Les cellules photovoltaïques sont constituées de deux couches de silicium spécialement traitées pour créer un champ électrique à leur jonction. Ce champ électrique permet aux électrons libres de circuler dans la cellule solaire, générant ainsi un courant électrique.

Zoom sur le silicium des panneaux solaire

Alternatives aux cellules solaires en silicium

Bien que le silicium soit le semi-conducteur le plus largement utilisé dans l’industrie solaire, d’autres options sont explorées dans le développement de nouveaux produits solaires émergents.

Les cellules solaires à couche mince représentent une catégorie de cellules solaires fabriquées à partir de matériaux légers et/ou flexibles. Parmi les principaux types chimiques de cellules solaires à couche mince, on trouve le tellurure de cadmium (CdTe), le silicium amorphe (a-Si), le séléniure de cuivre, d’indium et de gallium (CIGS) et l’arséniure de gallium (GaAs). Ces cellules ont des couches absorbant la lumière jusqu’à 350 fois plus minces que celles en silicium, d’où leur nom de « couche mince ».

Les cellules solaires organiques sont un autre type de cellules à couche mince, utilisant des matériaux à base de carbone comme semi-conducteurs. Connues sous le nom de cellules photovoltaïques organiques (OPV), elles sont parfois appelées « cellules solaires en plastique » ou « cellules solaires en polymère ». Ces cellules sont fabriquées en dissolvant des composés organiques dans de l’encre et en les imprimant sur des plastiques minces.

Les cellules solaires pérovskites représentent une autre catégorie de cellules solaires à couche mince, fabriquées à partir de pérovskites, une classe de matériaux artificiels dotés d’une structure cristalline unique qui les rend très efficaces pour convertir la lumière en électricité. Ces cellules pérovskites sont fabriquées par un processus de « traitement en solution », similaire à celui utilisé pour les cellules organiques.

Autres composants essentiels des panneaux solaires

Outre leurs cellules solaires, un module solaire typique comprend quelques parties essentielles :

Les panneaux sont dotés d’un boîtier en verre qui offre durabilité et protection aux cellules photovoltaïques en silicium. Sous l’extérieur en verre, les panneaux solaires possèdent une couche d’isolation et une feuille arrière, qui protège contre la dissipation de chaleur et l’humidité à l’intérieur du panneau. Cette isolation est importante car les augmentations de température entraînent une diminution de l’efficacité, ce qui se traduit par une baisse des performances des panneaux solaires. Les panneaux solaires sont également dotés d’un revêtement antireflet qui augmente l’absorption de la lumière du soleil et offre aux cellules une exposition maximale au soleil.

En ce qui concerne les cellules solaires en silicium, il existe généralement deux formations de cellules produites : monocristalline et polycristalline. Les cellules monocristallines sont composées d’un seul cristal de silicium, tandis que les cellules polycristallines sont composées de fragments de silicium. Les formats monocristallins offrent plus d’espace aux électrons pour se déplacer et offrent donc une technologie solaire plus efficace que les polycristallines, bien qu’elles soient généralement plus chères.

Comment les panneaux solaires produisent-ils de l’électricité pour votre maison ?

La production d’électricité par les panneaux solaires est un processus en plusieurs étapes qui permet d’alimenter votre maison en énergie solaire. Voici comment cela se déroule :

1. Absorption de l’énergie solaire par les cellules photovoltaïques et conversion en courant continu :
Les cellules solaires, présentes dans chaque panneau solaire, absorbent l’énergie solaire et la convertissent en courant continu grâce à l’effet photovoltaïque. C’est cette conversion qui génère le courant électrique initial.

2. Conversion du courant continu en courant alternatif par les onduleurs solaires :
Le courant continu produit par les panneaux solaires est ensuite converti en courant alternatif par les onduleurs solaires. Cette conversion est nécessaire car la plupart des appareils ménagers fonctionnent avec du courant alternatif. Les onduleurs ajustent également la tension électrique pour correspondre aux besoins de votre maison.

3. Distribution de l’électricité dans votre maison pour alimenter les appareils :
Une fois convertie en courant alternatif, l’électricité est distribuée dans toute votre maison via le panneau électrique. Cette électricité alimente ensuite vos appareils électroniques et électroménagers, leur fournissant l’énergie nécessaire pour fonctionner.

4. Injection de l’électricité excédentaire dans le réseau électrique :
Si votre système solaire produit plus d’électricité que ce dont votre maison a besoin, l’excès d’électricité est injecté dans le réseau électrique. Cette électricité peut être utilisée par d’autres consommateurs, et vous pouvez même recevoir des crédits d’électricité en retour, grâce à un mécanisme appelé comptage net. Cela contribue à réduire vos coûts d’électricité et à rentabiliser votre investissement dans l’énergie solaire.

Questions fréquemment posées sur le fonctionnement des panneaux solaires

Comprendre le fonctionnement des panneaux solaires peut parfois sembler complexe, c’est pourquoi il est important de simplifier les concepts pour les rendre accessibles à tous. Maintenant que vous avez une meilleure idée de la manière dont les panneaux solaires produisent de l’électricité et des principes scientifiques qui les sous-tendent, voici quelques questions fréquemment posées par les propriétaires suisses :

Peut-on alimenter toute une maison avec de l’énergie solaire ?

Oui, il est possible de produire suffisamment d’électricité pour alimenter toute une maison grâce à l’énergie solaire. Toutefois, il est essentiel d’optimiser l’efficacité de vos panneaux solaires en choisissant le bon type de panneau, un installateur qualifié et la meilleure orientation pour votre maison et vos besoins. Bien qu’un système solaire puisse couvrir l’ensemble de vos besoins énergétiques, il est important de garder à l’esprit que la production d’énergie solaire peut varier en fonction des conditions météorologiques. L’installation d’un système de stockage d’énergie solaire peut être une solution pour garantir une alimentation continue, même lorsque le soleil ne brille pas.

Les panneaux solaires éliminent-ils complètement la facture d’électricité ?

Même si vous installez des panneaux solaires, vous continuerez à recevoir une facture d’électricité si vous êtes connecté au réseau électrique. Cependant, il est possible que vous n’ayez rien à payer si vos panneaux solaires produisent suffisamment d’énergie pour couvrir vos besoins. En revanche, si vos panneaux solaires ne génèrent pas assez d’électricité ou si votre consommation énergétique augmente, vous pourriez devoir payer le surplus d’électricité consommée à votre fournisseur d’électricité. Pour ceux qui souhaitent être entièrement autonomes, l’installation d’une batterie de stockage solaire peut être une solution pour maximiser l’utilisation de l’énergie solaire.

Les panneaux solaires fonctionnent-ils la nuit ?

Les panneaux solaires ne produisent pas d’électricité pendant la nuit, car ils ont besoin de la lumière du soleil pour fonctionner. Cependant, lorsqu’ils sont associés à une batterie de stockage d’énergie solaire, l’électricité produite pendant la journée peut être stockée et utilisée la nuit ou par temps nuageux, offrant ainsi une source d’énergie continue.

Comment fonctionnent les panneaux solaires sur une maison ?

Une fois que le nombre de panneaux solaires nécessaires pour alimenter une maison a été déterminé, ils sont installés sur le toit, Carport, véranda, pergola généralement orienté vers le sud et incliné pour maximiser l’exposition au soleil.

Les panneaux solaires absorbent ensuite la lumière du soleil et la convertissent en électricité, qui peut être utilisée pour alimenter les appareils électriques de la maison. Pour ceux qui optent pour une batterie solaire, l’énergie excédentaire peut être stockée pour une utilisation ultérieure, garantissant ainsi une alimentation continue même en l’absence de soleil.

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