Types de panneaux photovoltaïques : quelles sont les différences ?
Monocristallins, polycristallins et à couche mince sont les 3 principaux types de panneaux photovoltaïques. Découvrons-en les caractéristiques et les différences
Les types de panneaux photovoltaïques actuellement présents et commercialisés sur le marché sont les suivants :
- panneaux monocristallins ;
- panneaux polycristallins ;
- panneaux à couche mince.
Leurs caractéristiques et leurs performances diffèrent selon le type de cellule photovoltaïque dont ils sont constitués. Mais quelles sont les différences fondamentales entre ces panneaux ? Découvrons ensemble toutes les caractéristiques pour choisir le meilleur modèle pour votre installation.
Pour éviter de se tromper dans certains choix qui pourraient compromettre le rendement des panneaux photovoltaïques, nous vous recommandons de consulter les bibliothèques et les fonctionnalités « d’assistants » d’un logiciel photovoltaïque qui vous guident dans le dimensionnement des panneaux et non seulement.
Qu’est-ce qu’un panneau photovoltaïque ?
Un panneau photovoltaïque est un ensemble de plusieurs cellules photovoltaïques reliées en série ou en parallèle et positionnées sur la même structure de support.
Les systèmes photovoltaïques se caractérisent par leur modularité qui en permet une utilisation à grande échelle. Chaque élément se compose donc de plusieurs constituants plus petits :
- les composants électriques élémentaires qui transforment le rayonnement solaire en énergie électrique sont les cellules photovoltaïques ;
- les cellules photovoltaïques s’unissent entre elles pour donner vie aux panneaux ;
- plusieurs panneaux reliés en série forment une chaîne ;
- l’ensemble de plusieurs chaînes reliées en parallèle pour obtenir la puissance voulue constitue le générateur photovoltaïque.
Éléments de base des systèmes photovoltaïques
Les modules pour former les panneaux peuvent être connectés à travers différentes configurations ; selon la façon dont ils sont connectés les uns aux autres, ils peuvent augmenter en intensité ou en tension.
Une fois établie la puissance à installer, le choix du nombre de panneaux et leur disposition à l’intérieur des chaînes est également variable. Le calcul et leur dimensionnement est un processus délicat, car d’autres facteurs tels que la valeur du rayonnement solaire du lieu et le degré d’exposition solaire entrent également en jeu. Nous vous suggérons, donc, d’utiliser un logiciel photovoltaïque capable de calculer et de dimensionner rapidement tous les éléments de l’ensemble de l’installation.
Combien de types de panneaux photovoltaïques existe-t-il ?
Les différents types de panneaux photovoltaïques sont classés en fonction du type de cellules photovoltaïques qui forment les modules qui les constituent et varient à leur tour en fonction du cristal qui les caractérise en :
- cellules monocristallines ;
- cellules polycristallines ;
- cellules amorphes.
Sur la base de ces cellules, les 3 principaux types de panneaux photovoltaïques sont crées :
- panneaux monocristallins ;
- panneaux polycristallins ;
- panneaux à couche mince.
Panneaux photovoltaïques monocristallins
Les panneaux photovoltaïques monocristallins sont des plaques minces constituées généralement de 30 à 70 cellules photovoltaïques assemblées, soudées entre elles et recouvertes d’un verre protecteur et d’un cadre extérieur en aluminium.
Leurs cellules sont homogènes – cellules monocristallines – et sont obtenues en tranchant des lingots de silicium à travers le système Czochralski. Il s’agit d’un processus dans lequel une graine de cristal est immergée dans un fuseau de silicium et à partir duquel un seul macro cristal se génère en formant un lingot de silicium.
Ils se caractérisent par une coloration bleu foncé, presque noire.
Panneau photovoltaïque monocristallin
Les panneaux monocristallins sont enfin assez sensibles aux ombrages, même partiels, mais fonctionnent très bien si les rayons du soleil sont parfaitement perpendiculaires à leur surface. Il s’agit du type de panneaux le plus cher parmi les panneaux traditionnels, mais, étant formé par des cellules d’un seul cristal orienté dans la même direction, ils parviennent à tirer le meilleur parti de l’énergie solaire et ont des rendements plus élevés à surface égale.
Panneaux photovoltaïques polycristallins
Les panneaux photovoltaïques polycristallins sont eux aussi très répandus car ils ont des caractéristiques tout à fait assimilables, mais pas coïncidentes, par rapport à celles des panneaux monocristallins.
Ils sont constitués par les déchets de coupe des lingots monocristallins et sont formés par des cellules de silicium polycristallin formées à leurs fois de plusieurs cristaux orientés de manière aléatoire avec une structure chaotique.
Cette structure plus désordonnée rend les performances un peu inférieures, surtout si elles sont frappées perpendiculairement par les rayons du soleil. Cependant, cette imperfection représente également leur particularité : ils parviennent à mieux profiter de la lumière du soleil tout au long de la journée.
Ce type de panneau, comme le précédent, est particulièrement sensible aux ombres, même partielles, qui pourraient provoquer des baisses soudaines ou temporaires de rendement sur l’ensemble de l’installation.
Leur coloration typique est celle du bleu vif.
Panneau photovoltaïque monocristallin
Panneaux photovoltaïques à couche mince
Les panneaux photovoltaïques à cellules à couche mince sont fabriqués à partir de silicium amorphe ou de tellurure de cadmium et n’ont pas de structure cristalline.
Ils sont constitués d’une couche de verre ou de surfaces plastiques sur lesquelles une couche de silicium de très petite épaisseur est appliquée uniformément. Visuellement, ils ne se présentent pas comme des cellules carrées qui dessinent la surface, mais apparaissent comme une plaque d’une couleur foncée uniforme.
Panneau photovoltaïque à couche mince
Une caractéristique qui les distingue est la polyvalence : ils sont utilisés dans divers contextes d’intégration architecturale, d’ameublement urbain ou d’éléments structurels de bâtiments.
Parmi les avantages du film mince, il y a aussi celui de bien travailler avec la lumière diffuse ou avec des températures élevées. En outre, les panneaux à couche mince sont les moins chers sur le marché, bien que leur rendement énergétique soit inférieur.
Quelles sont les différences entre les panneaux photovoltaïques monocristallins polycristallins et à couche mince ?
La principale différence entre les panneaux photovoltaïques est l’efficacité ou le rendement des panneaux photovoltaïques, c’est-à-dire le rapport entre l’énergie produite et la surface occupée.
Plus précisément, les panneaux photovoltaïques les plus efficaces sont ceux qui ont besoin d’une surface inférieure pour générer la même quantité d’énergie à égalité de rayonnement, de température et d’autres conditions extérieures de fonctionnement.
Parmi les types mentionnés :
- les panneaux monocristallins ont un rendement plus élevé, oscillant entre 15 et 20% et pour la production de 1 kWc de puissance, ils ont besoin d’environ 6 m² ;
- les panneaux photovoltaïques polycristallins ont une efficacité inférieure et nécessitent d’une plus grande surface : pour la production de 1 kWc de puissance, ils ont besoin d’environ 8 m² ;
- les panneaux à couche mince ont une efficacité de production d’environ 6 % et ont besoin d’une surface de 11÷13 m² pour produire 1 kWc.
Rendement des panneaux photovoltaïques
Compte tenu de l’efficacité dans diverses conditions de température, nous pouvons dire que :
- les panneaux en silicium monocristallin font mieux à basse température et sont plus efficaces que les modules polycristallins en présence d’une intensité solaire mineure ;
- les panneaux polycristallins produisent plus à haute température, car ils peuvent mieux gérer la chaleur ;
- les panneaux photovoltaïques à couche mince ont une efficacité mineure mais ont l’avantage de mieux fonctionner dans des conditions de températures élevées ou de lumière diffuse.
Une autre différence importante concerne le prix :
- les panneaux photovoltaïques en silicium monocristallin coûtent plus cher ;
- les panneaux photovoltaïques en silicium polycristallin ont un coût plus faible que les panneaux en silicium monocristallin ;
- les panneaux à couche mince sont les moins chers sur le marché.
Du point de vue des caractéristiques extrinsèques :
- les panneaux monocristallins sont de couleur noire et ont une structure ordonnée ;
- les panneaux polycristallins sont de couleur bleu vif et ont une structure beaucoup plus chaotique ;
- les panneaux à couche mince ont une structure absente en ce qui concerne les cellules qui les composent mais, par rapport aux technologies plus traditionnelles, ils ont une grande polyvalence d’utilisation.
Types de panneaux solaires photovoltaïques
Les panneaux photovoltaïques peuvent également être comparés les uns aux autres en fonction de certaines caractéristiques électriques :
- la puissance de crête ;
- la tension de puissance maximale ;
- le courant de puissance maximale ;
- le courant de court-circuit ;
- la tension en circuit ouvert ;
- la tension maximale du système, la tension maximale à laquelle ce module peut être soumis ;
- les coefficients de température, pertes que vous pouvez avoir dans le panneau en fonction de la variation de température.
Ces valeurs doivent être prises en compte lors du choix de l’onduleur à raccorder aux panneaux photovoltaïques. Pour que le système fonctionne correctement, il faut respecter des vérifications électriques entre l’onduleur et les panneaux qui lui sont connectés. Nous vous recommandons d’essayer gratuitement un logiciel photovoltaïque capable de vous fournir les outils pour effectuer correctement les vérifications électriques nécessaires à un dimensionnement correct.
