Comparaison entre les différentes technologies des panneaux solaires photovoltaïques

La fabrication des modules photovoltaïques comprend diverses filières de technologies, cette diversité influe principalement sur la texture, le rendement et le prix des panneaux solaires. On distingue la filière à base de silicium cristallin comprenant le mono et le poly cristallin qui couvre 88% de la production mondiale, la filière des couches minces comprenant les cellules au silicium amorphe et les cellules organiques et la filière des panneaux solaires hybrides.

La filière de silicium :

C’est la filière dominante. L’élément du silicium est le plus abondant dans la croute terrestre après l’oxygène, il a l’avantage de pouvoir être produit à partir d’une ressource naturelle quasi inépuisable, la silice, un composant de granit, des sables et des grès. La différence entre cellules monocristallin et polycristallin est due principalement au procédé de fabrication.

• Les panneaux solaires polycristallins

Pour fabriquer des panneaux polycristallins, le silicium est simplement versé dans des cuves de cristallisation pour qu’il refroidisse et se durcisse. La descente en température est contrôlée, pour que le matériau final soit de bonne qualité, mais la cristallisation à l’intérieur de la cuve reste aléatoire. Plusieurs cristaux se forment donc, les uns à côté des autres, à l’intérieur du bloc. Les cellules à base de silicium polycristallin sont moins efficaces que les cellules à base de silicium monocristallin. Les joints de grains dans le silicium poly cristallin gênent l’écoulement des électrons et réduisent le rendement de puissance de la cellule. Ces cellules n’ont pas une couleur totalement homogène mais plutôt un bleu variable lié à la multitude de cristaux. L’efficacité de conversion PV pour une cellule à base de silicium polycristallin modèle commercial s’étend entre 10 et 14%.

• Les panneaux solaires monocristallins

Le silicium qui entre dans la fabrication des panneaux monocristallins subit un traitement différent. La cristallisation (le refroidissement) est bien plus longue et lente, et d’autres produits chimiques sont utilisés dans ce processus. Le but est de créer un bloc de silicium solide constitué d’un seul cristal. La structure du cristal est parfaitement homogène ce qui lui donne sa couleur caractéristique qui est généralement parfaitement noire. Les cellules monocristallines fabriquées industriellement sont les cellules ayant un rendement élevé variant entre 15 et 18 %. Cependant, leur fabrication requiert plus d'énergie et de temps.

La filière des couches minces :

Les couches minces sont des technologies qui se caractérise par leurs faibles épaisseurs qui sont de l’ordre de dizaine de micromètre. Les procédés de la fabrication utilisent des quantités réduites de matériaux, ce qui réduit les prix des modules.

• Les panneaux solaires amorphes

La fabrication des cellules des panneaux solaires amorphes se fait par vaporisation d’une couche mince de silicium sur un matériau comme le verre, l’acier ou le plastique. Cette épaisseur réduite permet d’obtenir une certaine souplesse permettant de créer des panneaux solaires souples. Ainsi que les atomes sont complétement désordonnés contrairement aux technologies cristallines. Ces panneaux sont moins onéreux en raison de leur procédé de fabrication. Ils représentent environ 10% du marché et se différencient par leur couleur d’un gris foncé uniforme. Le principal désavantage est le rendement plutôt faible qui reste en dessous des 10%.

• Les films photovoltaïques organiques

Ce sont des modules produisant de l’électricité, ils sont fabriqués à partir des dérivés de carbone, d’où l’appellation « organique », imprimés ou déposés par évaporation sur un matériau plastique. Leur fabrication est moins énergivore que celle du silicium et produit moins de déchets ce qui en résulte un coût de fabrication moins onéreux. Ils sont aussi bien plus flexibles et légers, un atout indéniable pour l’installation de ces panneaux innovants qui peuvent s’adapter plus facilement aux surfaces et aux formes complexes. Ils sont également translucides, ce qui peut leur permettre une installation sur des vitres. Cependant les panneaux organiques affichent une efficacité moindre que les modules conventionnels pour convertir l’énergie solaire en électricité. À surface égale, leur production énergétique s’avère inférieure.

La filière des panneaux solaires hybrides :

Les panneaux hybrides combinent deux technologies essentielles : le photovoltaïque et la thermique. La technologie photovoltaïque permet de convertir la lumière du soleil en électricité, tandis que la technologie thermique utilise la chaleur solaire pour produire de l'eau chaude, ce qui leur permet de maximiser l'utilisation de l'énergie solaire.

Ces deux technologies sont intégrées harmonieusement dans un seul panneau, offrant ainsi une solution énergétique complète et efficace ce qui en fait une solution énergétique polyvalente et économique.

Lorsque les modules solaires sont exposés à la lumière du soleil, les cellules photovoltaïques captent les photons et génèrent de l'électricité grâce à l'effet photovoltaïque. En parallèle, une partie de la chaleur solaire est captée par un circuit thermique intégré dans les panneaux, cette chaleur est ensuite transférée vers un échangeur thermique où elle est utilisée pour chauffer l'eau.

En conclusion, le marché des panneaux solaires photovoltaïques est diversifié et dépend principalement des matériaux utilisés et des procédés de la fabrication. Il est développé et est toujours en cours de développement pour garantir les meilleures performances en termes d’efficacité et du coût.