L'effet photovoltaïque découvert par Edmond Becquerel en 1839 a mis en évidence le fait que des matériaux comme le silicium émettent de l'électricité quand ils reçoivent de la lumière.
Il est mis en application dans les cellules photovoltaïques, petits composants électroniques à base de silicium. Sans pièce mécanique, sans bruit, sans production de polluants, elles convertissent directement l'énergie solaire en électricité, sous forme de courant continu.
Il existe trois principales qualités de cellules en silicium:
- le silicium monocristallin: c'est le plus onéreux mais son rendement (de 12 à 17%) est supérieur aux autres qualités.
- le silicium polycristallin: c'est le plus courant actuellement sur le marché car moins onéreux même si son rendement est un peu plus faible
- le silicium amorphe: moins performant, il est nettement moins cher car il peut être fabriqué par vaporisation sur un support (plastique, verre,etc)
Chaque cellule photovoltaïque délivre un courant sous une tension qui lui est propre.
Sa tension lorsqu' aucun courant ne circule à ses pôles est appelée "tension en circuit ouvert" (Voc) et le courant circulant lorsqu'il n'y a aucune tension est le "courant de court-circuit" (Icc).
Ce sont les deux situations extrêmes de la cellule pour laquelle aucune puissance n'est délivrée par la cellule. On recherche toujours à éviter cette situation en faisant fonctionner le panneau solaire photovoltaïque avec une tension et un courant à puissance maximale (Vpmax et Ipmax).
Ces deux paramètres servent à déterminer le rendement nominal du panneau photovoltaïque dont la puissance est alors exprimée en Wc (watt crête).
Assemblées en série, les cellules fournissent la tension et le courant électrique utiles : on obtient ainsi des modules photovoltaïques. Ce sont eux qu'on commercialise.
Le matériau utilisé étant très fragile, il est nécessaire de le protéger des intempéries par un verre transparent et solide. Les enveloppes employées actuellement sont étudiées pour résister de vingt à trente ans aux agressions de l'environnement.
Les panneaux solaires photovoltaïques sont donc des modules de silicium raccordés les uns aux autres et protégés par un verre transparent.
Leur surface varie entre 0.5 m² et 3 m². Ils peuvent s'assembler entre eux, ce qui permet une extension de puissance en fonction de l'évolution des besoins du bâti.
D'autres modules sont inclus dans les matériaux de construction comme les toits tuiles, les façades, ce qui participe fortement à leur intégration architecturale.
Les systèmes photovoltaïques sont désormais très fiables. Les modules photovoltaïques sont assemblés entre eux et présentent des durées de vie de plusieurs dizaines d'années, entre 20 et 30 ans, mais leur rendement baisse dans le temps. C'est une donnée dont il faut tenir compte.
Attention aussi, si vous êtes en site isolé, vous aurez besoin de batteries pour accumuler le courant. Ces dernières sont à remplacer tous les 7 ou 8 ans. Les problèmes de recyclage seront aussi à prendre en compte.
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