HISTORIQUE
L’effet photovoltaïque a été observé dès 1839 par le physicien français Edmond Becquerel. En 1954, Bell Labs aux États-Unis lance le premier appareil solaire photovoltaïque qui produisait une quantité d’électricité utilisable. En 1958, les cellules solaires sont utilisées dans diverses applications scientifiques et commerciales à petite échelle.
La crise énergétique des années 1970 voit le début d’un intérêt majeur pour l’utilisation des cellules solaires pour produire de l’électricité dans les maisons et les entreprises. Mais les prix prohibitifs de l’époque (près de 30 fois plus élevés que le prix actuel) rendront les applications à grande échelle peu pratiques.
Les développements de l’industrie et la recherche au cours des années suivantes ont rendu les dispositifs photovoltaïques plus efficaces et plus rentables par l’augmentation de la production et la diminution des coûts qui se poursuit encore aujourd’hui.
PRINCIPE GÉNÉRAL
Les dispositifs photovoltaïques génèrent de l’électricité directement à partir de la lumière du soleil. Ce processus électronique se produit naturellement dans certains types de matériaux appelés semi-conducteurs. Les électrons de ces matériaux sont libérés par l’énergie solaire et peuvent être amenés à voyager à travers un circuit électrique. Ils peuvent ensuite alimenter des appareils électriques ou envoyer de l’électricité au réseau.
Les dispositifs photovoltaïques peuvent être de toutes tailles. Ils sont par exemple utilisés pour alimenter des petits appareils électroniques tels que les calculatrices, des panneaux routiers lumineux. Mais ils peuvent également alimenter des bâtiments entiers, maisons ou grandes entreprises commerciales, sans oublier nos satellites et même la station ISS.
Les photons frappent et ionisent le matériau semi-conducteur sur le panneau solaire, provoquant la rupture des électrons extérieurs de leurs liaisons atomiques. En raison de la structure semi-conductrice, les électrons sont forcés dans une direction créant un flux de courant électrique. Les cellules solaires ne sont pas efficaces à 100% en partie parce que seule une certaine lumière du spectre peut être absorbée. Une partie du spectre lumineux est réfléchie, une partie est trop faible pour créer de l’électricité (infrarouge) et une partie (ultraviolette) crée de l’énergie thermique au lieu de l’électricité.
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ÉVOLUTION ACTUELLE
La baisse rapide des prix du matériel a rendu l’énergie solaire plus abordable que jamais. Le prix moyen d’un système PV terminé a chuté de 60% au cours de la dernière décennie. Les incitations au développement de la filière sont mis en place. Ils prennent la forme de rachat de tout ou partie de l’électricité produite. Il existe aussi des aides à l’installation en auto consommation. > En savoir plus
L’industrie a intensifié, automatisé sa fabrication et amélioré progressivement la technologie avec de nouveaux matériaux. Les coûts d’installation ont également baissé avec des installateurs mieux qualifiés, formés et suivis.
90% des cellules solaires modernes sont fabriquées en silicium cristallin. Ces cellules en silicium sont plus efficaces pour convertir la lumière du soleil en électricité. Les panneaux photovoltaïques à base de silicium cristallin offrent un taux de recyclabilité proche de 95% (pour l’ensemble des composants du panneau). > En savoir plus
Il existe aujourd’hui des milliers de modèles de panneaux photovoltaïques individuels disponibles auprès de centaines d’entreprises. Il convient de bien étudier la qualité des fabrications, la notoriété des fabricants et la performance des modules photovoltaïques.
L’onduleur est également un point d’attention majeur dans l’étude d’un système photovoltaïque. Son rôle est de convertir le courant direct (DC) produit par les panneaux en courant alternatif (AC) 230V/50Hz utilisable par les installations domestiques monophasées ou triphasé selon la puissance de l’installation photovoltaïque et l’installation à alimenter. Ces dispositifs doivent présenter le meilleur rendement de conversion et la meilleure longévité. Leur durée de vie est un facteur clé de la rentabilité de l’installation. En outre, les onduleurs actuels permettent de suivre et optimiser la production/consommation via des interfaces web et/ou mobiles. Des éléments domotiques peuvent être couplés aux onduleurs pour optimiser l’auto consommation en fonction de la production instantanée ou à venir.