TPE: Des panneaux solaires au lycée Jacques Prévert ?
1- Composants d'un panneau photovoltaïque
Un panneau photovoltaïque est formé par un ensemble de cellules solaires photovoltaïques reliées électriquement entre elles en série et en parallèle afin d’obtenir la tension requise pour son utilisation. Cet ensemble de cellules est entouré par des éléments qui lui confèrent une protection face aux facteurs externes et de la rigidité pour être reliés aux structures qui les supportent. (voir schéma ci-dessous)
Les cellules photovoltaïques sont donc les éléments qui permettent aux panneaux solaires de produire de l'électricité. Il en existe trois types, chacun composé de silicium sous différentes formes (élément le plus abondant dans la croûte terrestre, présent notamment dans le sable et le quartz):
-Les cellules monocristallines, conçues à partir d'un seul bloc de silicium très pur cristallisé en un seul cristal. Elles se présentent sous forme de plaquettes rondes, carrées ou pseudo-carrées. Leur rendement est situé entre 14 et 16% (voir tableau). Leur prix est généralement plus élevé que celui des cellules polycristallines ou amorphes.
-Les cellules polycristallines, conçues à partir d'un bloc de silicium cristallisé en plusieurs cristaux dont les orientations sont différentes. Leur rendement est de l'ordre de 11 à 13% (voir tableau) mais elles engendrent un coût de production moins élevé que les cellules monocristallines. La grande différence entre les cellules polycristallines et les cellules monocristallines réside dans leur sensibilité à la lumière. En effet, les panneaux solaires monocristallins fonctionneront même dans des faibles conditions d'ensoleillement, en l'occurrence par temps nuageux et couvert, alors que, dans ce cas, les panneaux solaires polycristallins ne délivreront pas de courant.
-Les cellules amorphes sont composées d'un support en verre ou en matière synthétique sur lequel est disposé une fine couche de silicium (l'organisation des atomes n'est plus régulière comme dans un cristal). Leur rendement est de l'ordre de 5 à 10%, plus bas que celui des cellules cristallines mais le courant produit est relativement bon marché. Elles sont appliquées dans les petits produits de consommation : montres, calculatrices, mais peu utilisées dans le cadre des installations solaires. Cependant, elles ont l'avantage de mieux réagir à la lumière diffuse et à la lumière fluorescente et sont donc plus performantes à une température élevée.
Tableau comparatif des différentes technologies de cellules photovoltaïques
** Conditions standard de test: 25 °C, intensité lumineuse de 1000W/m²
*** kWc = kilowatt 'crête'. Puissance caractéristique des panneaux solaires photovoltaïques (dans les conditions standard).
De gauche à droite : une cellule monocristalline, une cellule polycristalline (remarquez les différents cristaux qui constituent cette cellule) et une cellule amorphe.