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Qu‘est ce que le photovoltaïque?
L’effet Photovoltaïque a été découvert en 1939 par le physicien Becquerel. Il transforme le rayonnement lumineux en électricité. Le fonctionnement d’une cellule photovoltaïque repose sur la superposition de deux fines couches de Silicium (de 0.2 à 0.3 mm d’épaisseur) dont les propriétés électriques sont différentes : celle du haut est négative et celle du bas est positive. Un champ électrique se forme entre les deux couches, dans la zone de charge d’espace (ligne bleu sur le schéma).
Quand la lumière traverse la cellule, les charges situées dans cette zone se séparent et créent une tension continue. Les photons (particules du soleil) transfèrent leur énergie aux électrons présents dans le Silicium qui se mettent alors en mouvement, les atomes (positifs) vont dans un sens et les électrons (négatifs) dans l’autre.
La cellule est caractérisée par une intensité et une tension. L’intensité dépend de la puissance du soleil et de la taille de la cellule. Plus le flux lumineux est intense, plus le courant est fort. Cette puissance est proportionnelle à la surface de la cellule : si elle est deux fois plus grande, elle produira deux fois plus d’énergie. Le second facteur de production énergétique est la qualité technique de la cellule qui influence directement sur la tension.
Le courant électrique continu qui se crée est alors recueilli par des fils électriques situés au dessus et au dessous des plaques de silicium puis acheminé à la cellule suivante. Le courant s’additionne en passant d’une cellule à l’autre jusqu’aux bornes de connexion du panneau puis transitera à l’onduleur pour être transformé en courant alternatif.
La fabrication des panneaux photovoltaïques
Le Silicium est le matériau de base entrant dans la composition des cellules photovoltaïques, il est tout d’abord extrait de la terre puis fondu en lingots, il est ensuite découpé en fines lamelles puis transformé en cellules grâce à un procédé chimique. Les panneaux photovoltaïques sont constitués d’un ensemble de cellules en Silicium reliées entre elles en série puis en parallèle dans un cadre rigide d’une surface de l’ordre d’1m² et d’un poids d’une dizaine de kg (à titre de comparaison, 1m² de tuiles pèse environ 25kg). Les branchements électriques, les fixations et le cadre qui assurent l’étanchéité sont inclus dans ce module le rendant totalement hermétique. Il existe aussi des modules sous forme de membranes souples, principalement utilisés sur les toits plats. Les cellules sont en Silicium monocristallin, polycristallin ou amorphe.
Plus le silicium est pur, meilleur est son rendement. De 13 à 17% pour du monocristallin à 10 - 12% avec du Silicium amorphe. A production égale, le choix portera donc sur la surface des modules. Pour un rendement d’1 kWc il faudra donc une surface de 7 à 9m² en Silicium monocristallin ou une surface de 16 à 20 m² en Silicium amorphe. La puissance (ou la capacité de production) d’une installation photovoltaïque s’exprime en Watt-crête. 1kWc = 1000 Watts-crête.
C’est une unité qui permet de comparer des panneaux de marque et technologie différentes entre eux puisque 1 kWc, peu importe les panneaux, produira toujours la même quantité d’énergie dans les mêmes conditions standardisées. Pour les panneaux les plus courants, 1kiloWattcrête correspond à une surface d’environ 10m² de modules mais en fonction de la technologie, elle peut varier de 7m² à 20m². Ainsi, il est important de se baser sur la puissance crête et non sur la surface des panneaux. La fabrication des modules est régie par la norme NF 61 215 pour les panneaux de type « cristallin ». Ces normes sont indispensables pour bénéficier du crédit d’impôt et la grande majorité des modules vendus en France en bénéficie.
Des économies écologiques
Contrairement à une idée reçue, la production d’électricité photovoltaïque est écologique, en plus d’être économique. Il est vrai que certains panneaux nécessitent plus d’énergie à produire qu’ils n’en produiront par la suite, il s’agit des panneaux photovoltaïques à destination des satellites en orbite autour de la terre, lesquels doivent être très productifs. La consommation énergétique nécessaire à la fabrication d’un panneau photovoltaïque pour les particuliers est égale à moins de 2 ans de sa production soit 5598 kWh. La principale dépense énergétique liée à la fabrication des panneaux vient de la fusion du silicium pour le transformer en lingots.
Un des objectifs du Grenelle de l’environnement est de faire passer la part de production d’énergies renouvelables en France de 9% à 20% en 2020. Cette échéance est l’une des raison qui incite l’état Français à proposer des aides à l’installation de systèmes photovoltaïques. De plus, la production d’1kWh électrique entraine le rejet d’environ 60g de C0², durant sa durée de vie, votre installation photovoltaïque évitera donc le rejet de plus de 5 tonnes de CO². Vous pouvez donc contribuer activement à la réduction de l’émission des gaz à effet de serre en installant des panneaux photovoltaïques sur votre toit.
Un panneau photovoltaïque est non seulement recyclable, mais plus de 90% des matériaux utilisés sont réutilisables pour pouvoir fabriquer de nouveaux panneaux. Les matériaux utilisés, notamment les alliages de Silicium sont réutilisables dans d’autres panneaux, il est d’ailleurs plus économique de produire un panneau photovoltaïque à partir de matériaux recyclés plutôt qu’à partir de Silicium pur. En effet, il n’est pas nécessaire de faire refondre le Silicium pour fabriquer de nouvelles cellules photovoltaïques, ni de le transformer chimiquement.