Définition d'un module photovoltaïque
De Arebor-Energie.
Catégorie: Les modules photovoltaïques
Le module photovoltaïque génère de l'électricité grâce aux cellules photovoltaïques qu'il contient. Ses caractéristiques principales sont sa puissance et sa tension, ainsi que la technologie utilisée pour sa fabrication (silicium monocristallin, cristallin ou amorphe).
Un module photovoltaïque (également appelé panneau solaire photovoltaïque) est un générateur électrique de courant continu. Autrement dit, c'est un appareil qui crée de l'électricité lorsqu'il est exposé à la lumière du soleil. Il ne faut pas le confondre avec le panneau solaire thermique, dont le rôle est de produire de la chaleur (pour le chauffage et l'eau chaude sanitaire par exemple). Ce sont deux technologies complètement différentes utilisant la même source d'énergie.
Le module est composé d'un cadre rigide (le plus souvent en aluminium) permettant la fixation, et d'une vitre transparente en verre trempé sur le dessus. A l'intérieur se trouve un nombre variable de cellules photovoltaïques connectées électriquement. En réalité, ce sont elles qui génèrent l'électricité. On les regroupe à l'intérieur du module afin de cumuler leur puissance et de les rendre plus résistantes à l'environnement extérieur.
La taille du module varie en fonction du nombre de cellule qu'il contient. De forme rectangulaire et de faible épaisseur (5cm), ses dimensions sont d'environ un mètre de large pour une longueur comprise entre 1,5 et 2m. Leur poids est de 15 à 20kg. On trouve cependant des modules de plus petites tailles pour des applications spécifiques nécessitant de faibles puissances (relais de télécommunication, borne de signalisation, ...).
Caractéristiques électriques
La caractéristique principale du module est sa puissance, exprimée en Watt-crête (Wc). Cette unité à deux fonctions:
On peut s'en servir pour comparer les modules entre eux: un module de 200Wc produit deux fois plus d'énergie qu'un module de 100Wc. En imaginant que ces modules aient le même prix, il serait donc beaucoup plus avantageux de prendre celui de 200Wc.
Il s'agit également d'une unité qui permet de connaître leur production potentielle: 1Wc produit 1W (Watt) dans les conditions de test standard (nommées "STC", c'est à dire: rayonnement 1000W/m², masse d'air AM 1.5, et température des cellules 25°C). Si ce Watt-crête fonctionne sous STC pendant une heure, il produira 1 Watt-heure (Wh). Ces conditions correspondent à un ensoleillement optimal, et ne sont que rarement atteintes dans la réalité. Le module produit malgré tout de l'électricité, même sous un faible éclairement, par temps nuageux, etc. Pour connaitre sa production, il suffit de multiplier sa puissance par le "nombre d'heures équivalentes plein soleil" (qui correspond aux STC), également appelées coefficient d'ensoleillement.
Un module standard varie de 180 à 230Wc, mais il peuvent aller de quelques Wc à plus de 300. Leur taille et leur poids seront plus ou moins grands en conséquence. Pour obtenir des puissances plus importantes, il suffit de connecter en série et/ou en parallèle plusieurs modules. On peut ainsi créer de véritables centrales électriques solaires.
Le module est un générateur de tension continu. Pour obtenir un courant alternatif identique à celui du réseau EDF, il faut donc utiliser en plus un convertisseur de courant (onduleur). En général, la tension du module est de 12Vdc mais il existe des modèles produisant du 24Vdc et même 48Vdc. L'intensité varie totalement en fonction de la luminosité : plus il y a de soleil, plus le courant est élevé.
Technologies
Pour fabriquer les cellules photovoltaïques qui sont les éléments de base du module, on utilise le silicium. Il s'agit du cristal semi-conducteur responsable de l'apparition du courant électrique. Selon son mode de production, la cellule photovoltaïque peut être constituée d’un cristal unique (monocristallin) ou de plusieurs plus petits (polycristallin).
Pour ne produire qu’un seul cristal de grande taille, il faut beaucoup plus de temps et d’énergie. C'est un procédé coûteux, mais les modules photovoltaïques constitués de cellules monocristallines sont plus efficaces et nécessitent moins de surface pour produire de l'électricité.
Par opposition, les cellules polycristallines sont constituées de plusieurs cristaux dont les rendements, et le coût de fabrication, sont moins élevés. Cette technologie est encore la plus utilisée, mais sont rapport qualité/prix est quasiment identique à celui du monocristallin.
La dernière technologie utilisable est celle du silicium amorphe. Dans ce cas on ne donne pas de forme au cristal, ce qui lui donne une grande polyvalence. On peut par exemple l’utiliser sur des surfaces souples et l’adapter à tous types de supports. Son rendement est meilleur en cas de faible luminosité mais il reste malgré tout deux fois moins efficace que le silicium sous forme de cristal.
Il existe d’autres technologies, mais elles ne sont qu’au stade expérimental, ou peu répandues sur le marché à cause de leurs coûts.
Le prix d'un module est directement fonction de sa puissance. C'est pour cette raison qu'il est souvent exprimé en €/Wc (euro par watt-crête). Il faut compter entre 4 et 5 €/Wc, hors coût de main d'œuvre (un module de 200Wc revient donc entre 800 et 1000€). La technologie employée peut également faire varier ce prix.
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Tags : panneaux photovoltaïques, modules photovoltaïques
