L’énergie solaire photovoltaïque

Pourquoi en parle-t-on ?

Dernièrement, on a pu constater que nos ressources énergétiques au niveau mondial commencent à s’épuiser, nous exposant ainsi à une pénurie certaine dans quelques années. De plus, les sources qu’on utilise actuellement sont polluantes pour la planète.

Au vue de ces données, on devait trouver une nouvelle source d’énergie non polluante, et renouvelable. De là est venue l’idée d’exploiter l’énergie solaire.

Comment exploiter cette source d’énergie ?

Le principe est d’exploiter l’effet photovoltaïque, un concept physique, pour produire de l’énergie électrique à partir de l’énergie solaire.

La technique en elle-même est assez compliquée, mais nous allons essayer de vous la simplifier afin que vous puissiez en avoir une idée assez claire.

Le fonctionnement est basé sur les cellules photovoltaïques, un petit composé électronique capable de générer un courant électrique continu à partir de l’énergie solaire transportée par les photons, les composantes qui transportent la lumières.

Petit aperçu historique

La première cellule photovoltaïque fut développée en 1954 aux Etats Unis par Chapin, Pearson et Prince, chercheurs du laboratoire Bell, qui ont mis au point une cellule à haut rendement énergétique en se basant sur les recherches du physicien français Edmond Becquerel datant de 1839.

Ce n’est que vingt ans plus tard que la première maison alimentée par ces cellules vit le jour à l’Université de Delaware, suivie dix ans plus tard par la première voiture utilisant cette énergie et capable de parcourir 4 000 kilomètres en Australie.

La technique

Dans un semi conducteur, le photon de lumière, s’il possède suffisamment d’énergie, est capable d’arracher un électron aux molécules composant le matériau. Normalement, quand l’électron est arraché, il crée un trou mais retrouvera vite un autre trou à remplir et céder l’énergie qu’il avait gagné, énergie qui se dissipera et sera ainsi perdue.

Dans les cellules photovoltaïques, cet électron arraché sera forcé de se diriger vers une face opposée à celle de son « trou », créant ainsi une différence de potentiel responsable de la naissance de ce courant.

Les différentes techniques de fabrication

La matière la plus utilisée en construction des cellules photovoltaïques aujourd’hui est le silicium, obtenu par réduction de silice, car c’est la matière première la plus abondante dans la croûte terrestre.

Les principales techniques sont :

Les cellules photovoltaïques en Silicium mono cristallin

Elles ont été la première génération de cellules photovoltaïques. Fabriquées à partir d’un bloc de Silicium cristallisé en un seul cristal, elles présentent un rendement de 12 à 18 % et durent jusqu’à 30 ans.

Avantages :

Inconvénient :

Utilisations :

Les cellules photovoltaïques en Silicium poly cristallin

Fabriquées à partir d’un bloc de Silicium cristallisé en forme de cristaux multiples, on peut y voir différentes tonalités.
Elles présentent un rendement de 11 à  15 % et durent jusqu’à 30 ans.

Avantages :

Inconvénient :

Utilisations :

Les cellules photovoltaïques en Silicium amorphe

Il s’agit de projeter le gaz produit par la transformation du Silicium sur des plaques de verre, de plastique ou de métal afin de produire des plaques de couleur grise d’un rendement de 5 à 8 %.

Avantages :

Inconvénients :

Utilisations :

Cellules photovoltaïques organiques

Elles présentent un rendement de 18 à 20 %.
Leur inconvénient principal étant leur poids élevé et la facilité de leur fissuration.
Elles sont surtout utilisées pour les satellites.

Les modules photovoltaïques double face

Ils comportent des cellules solaires sur les deux faces. Elles sont généralement montées sur une vitre et encapsulées dans un cadre aluminium.

Utilisation des générateurs photovoltaïques

Les circuits électriques à faible puissance

Dans ce cas, les installations de cellules photovoltaïques ont pour but d’alimenter un petit circuit ne nécessitant pas une grande énergie électrique. Il s’agit notamment des calculatrices qui sont désormais équipées d’un petit panneau photovoltaïque pour fonctionner avec l’énergie solaire ou même avec la lumière artificielle dans un bureau, ou encore les chargeurs de piles. Ce circuit peut faire fonctionner tout appareil électronique qui est alimenté par des piles électriques.

Les installations électriques photovoltaïques autonomes

C’est l’installation électrique permettant d’alimenter une habitation en courant électrique par exemple. Ainsi, outre les plaques photovoltaïques, il est nécessaire d’installer un onduleur qui transformera le courant continu délivré par les cellules photovoltaïques en courant alternatif qui fait fonctionner l’ensemble des récepteurs dans l’installation domestiques. Il faut aussi prévoir des batteries qui stockeront l’énergie en excès pour la restituer durant la nuit par exemple, assurant un apport électrique continue.

Les installations photovoltaïques raccordées au réseau

Dans ce cas, pas besoin de système de stockage d’énergie. Toute l’énergie produite par les cellules photovoltaïques revient au réseau général de distribution de l’électricité. Le fournisseur d’énergie rachète donc partiellement ou totalement l’énergie produite au foyer qui a installé ces panneaux. Il est donc nécessaire d’installer un compteur pour connaître la quantité exacte d’électricité qui revient au réseau, et celle consommée par le foyer.

Les aspects économiques des installations photovoltaïques

Sur l’échelle de l’individu

Installer des panneaux photovoltaïques peut certes se révéler comme un investissement assez important. Cependant, vous êtes en mesure de revendre l’énergie que votre installation produit en excès au fournisseur d’électricité, vous garantissant ainsi un revenu annuel non négligeable. En effet, le prix de rachat s’élève à 0.58 € le KWh pour les bâtiments à type habitation, et entre 0.42 et 0.50 € le KWh pour les bâtiments à type bâtiment professionnel. Et comme le prix de l’électricité ne cesse d’augmenter, ce revenu peut aussi augmenter pendant les prochaines années.

En ce qui concerne l’investissement lui-même, l’état, afin d’encourager les particulier, vous offre beaucoup d’avantages que ce soit par des subventions locales ou par des incitations fiscales variées.

Sur l’échelle nationale

Il faut garder à l’esprit que les sources de production d’énergie actuelle sont des matières premières qui commencent à s’épuiser, donc à couter de plus en plus chères. L’investissement en « matière première » aussi renouvelable que gratuite se révèle bénéfique pour l’économie d’un pays.

Il s’agit aussi d’une industrie qui assure un grand nombre d’emploi surtout en postes d’installation des panneaux, donc des postes ne demandant pas de longues études universitaires. Ce qui contribue à alléger un peu les crises d’emploi.

L’aspect environnemental des installations photovoltaïques

L’énergie solaire est une énergie non polluante. Ainsi donc, ce type d’installations est bénéfique pour l’environnement, il n’émet ni nuisance sonore, ni visuelle. Il permet aussi d’économiser en termes de quantité de CO2 émis.

Néanmoins, il ne faut pas oublier que la fabrication de ces panneaux est polluante. Malgré cette pollution première, il s’agit d’un dispositif beaucoup moins polluant que les méthodes conventionnelles de production d’électricité.