Avant d’aborder plus précisément les panneaux solaires de nouvelle génération, il est important de comprendre le fonctionnement des panneaux photovoltaïques.
Un panneau photovoltaïque est une installation qui capte et convertit le rayonnement solaire en énergie électrique, grâce à des cellules comprenant du silicium. L’exposition des rayons du soleil sur ce matériau semi-conducteur génère un courant électrique, en kWh. C’est tout simplement l’effet photovoltaïque.
Il existe 2 grands types de panneaux solaires photovoltaïques :
Depuis plusieurs années, de nouveaux modèles sont mis au point et commercialisés pour satisfaire les besoins et les problématiques des particuliers et professionnels.
Ils sont composés de 120 ou 144 demi-cellules photovoltaïques, à savoir des cellules solaires monocristallines fractionnées en 2 parties avec un laser. Cette technologie optimise amplement les rendements des panneaux monocristallins classiques. En effet, comme les cellules sont coupées en deux, la distance parcourue par l’électricité sur le ruban de métal et ainsi la perte d’énergie sont réduites. De ce fait, les panneaux avec demi-cellules présentent des performances optimales par rapport à ceux avec des cellules pleines.
Ce type d’installation de panneaudiffère dans la structure. Les cellules (monocristallines ou polycristallines) sont encapsulées entre deux plaques de verre mesurant chacune 2 mm d’épaisseur. Les panneaux sont plus résistants aux intempéries, aux phénomènes de pressions-dépressions et aux agressions chimiques et plus stables dans le temps.
En revanche, ils n’offrent pas de performances supplémentaires dans des conditions climatiques normales. En effet, les performances sont optimisées uniquement dans certaines conditions extrêmes. Ils sont aussi plus lourds que les panneaux classiques.
C’est une technologie particulièrement populaire sur le marché à cause des propositions de rendement. Ainsi, les panneaux solaires bifaces sont équipés de cellules solaires sur les faces externe et interne. Ces derniers permettent de capter le rayonnement solaire direct et le réfléchi grâce à des cellules photovoltaïques posées sur les deux faces du panneau solaire bifacial.
Le rendement est plus important sur les surfaces de couleur claire (jusqu’à +15,7 %) et la pose est possible sur différents supports, soit poteau, pergola, brise-soleil, etc. Par contre, il n’est pas adapté à une installation de panneaux solaires photovoltaïque classique sur toiture.
Ce dispositif est équipé de micro-onduleurs disposés à l’arrière dès sa fabrication. Cela permet une installation plus simple et rapide, donc un coût de main d’œuvre plus bas. La maintenance est facile, car il est possible de changer uniquement le micro-onduleur ou le module en cas de problème. Il n’y a pas de risque de surchauffe du panneau photovoltaïque, ce qui garantit un rendement stable et optimal.
Appelé également panneau solaire thermodynamique, son fonctionnement est totalement différent, car la lumière du soleil est renvoyée sur un système constitué d’un liquide caloporteur (eau, sel fondu ou huile synthétique). Lorsqu’il est chauffé, le liquide atteint un échangeur produisant de la vapeur.
Il permet de différer la production d’électricité pendant la nuit, par exemple. Cet atout se révèle particulièrement intéressant, car le stockage de l’électricité solaire est l’une des principales faiblesses des systèmes photovoltaïques habituelles. Mais ce dispositif nécessite un fort taux d’ensoleillement afin d’être rentable.
Les tuiles solaires remplacent les tuiles traditionnelles des toitures. Le courant produit par les cellules photovoltaïques est transformé grâce à l’onduleur central et l’énergie solaire est conservée dans une batterie. Il est possible de recenser 4 types de tuiles :
C’est une alternative esthétique et discrète s’intégrant parfaitement au toit et il permet d’en créer un totalement « solaire » pour augmenter ainsi la surface de panneaux solaires. Il est efficace pour produire l’électricité solaire. Toutefois, il est soumis aux règles d’urbanisme de la région d’habitation et la maintenance est problématique, car difficile de déterminer et de réparer une tuile cassée en cas de baisse de production du système.
Il est fabriqué à partir de silicium, mais en couches très fines. Le matériau semi-conducteur est simplement vaporisé sur le support tel que le verre, par exemple. La technologie est accessible financièrement et moins polluante. Il est aussi plus léger et plus souple. Toutefois, le rendement est plus faible.
Cette innovation permet d’élargir la surface de génération d’énergie en connectant les cellules monocristallines entre elles au dos du panneau. La productivité est optimale grâce à une plus grande surface de production et les performances sont meilleures, même en cas de faible irradiation. Ils sont plus discrets et coûtent plus cher, en raison du coût de production plus élevé.
Cette technologie signifie « multi-bus bar », qui est un dispositif conducteur en métal qui permet au courant de circuler de la cellule photovoltaïque au panneau. Elles comprennent plus de 5 bus bars contrairement aux 3 à 4 bus bars habituels afin de permettre l’optimisation de la production d’électricité à partir de panneaux solaires.
Il faut savoir qu’une installation organique est composée d’une couche dite « active », qui est constituée d’une molécule organique (azote, carbone, etc.). Cela permet d’avoir simultanément des panneaux solaires plus fins, plus durables et plus flexibles pouvant être installés sur différents objets : carrosserie de voiture, meubles, dômes, papiers peints, etc.
Le rendement est plus intéressant et plus stable que les panneaux solaires classiques, car les films photovoltaïques organiques ne sont pas sensibles à la chaleur. Par contre, leur durée de vie est plus courte et les performances varient en fonction de la technologie appliquée.
Ces panneaux permettent de produire de l’électricité et de l’eau chaude sanitaire ou de l’air chaud, afin faire fonctionner le ballon d’eau chaude ou pour chauffer la maison. Le rendement est optimisé, car la température du panneau aérovoltaïque est limitée grâce à l’utilisation et à l’évacuation de la chaleur, impactant directement le niveau de rendement. Néanmoins, il ne permet pas de remplacer totalement le système de chauffage et les économies de chauffage sont relatives, car elles dépendent notamment du niveau d’isolation de la maison. Il faut changer le filtre chaque année pour garantir le bon fonctionnement du dispositif.
La pérovskite, un matériau semi-conducteur créé en 2009, est un minéral présent dans la nature en petites quantités. Cependant, sa structure peut facilement être recréée par l’homme. Ils ont un taux de rendement comparable aux cellules en silicium et ses cellules se reproduisent plus rapidement que les cellules en silicium.
Le matériau est transparent, souple et léger, mais plus fragile. En outre, les résultats de performance ne concernent que des dispositifs expérimentaux de 10 cm x 10 cm et n’ont pas été testés dans des conditions réelles. La pérovskite cellulaire contient une petite quantité de plomb, qui est nocif pour l’environnement et la santé.
Le tarif des panneaux solaires nouvelle génération est un élément essentiel pour vous permettre de faire votre choix. Certaines technologies de panneaux solaires très efficaces sont plus abordables que d’autres.
Généralement, on peut dire que les panneaux solaires de nouvelle génération ont une valeur globale plus élevée que les panneaux solaires conventionnels, à quelques exceptions près. Il s’agit d’innovations de pointe qui nécessitent un budget de recherche et de mise en œuvre conséquent.
À titre informatif, les coûts à prévoir pour différents types de panneaux solaires sont les suivants :
Type de panneau solaire | Prix pour une installation solaire de 3 kWc |
---|---|
Panneau photovoltaïque classique monocristallin ou polycristallin | De 5 600 euros à 7 550 euros |
Panneau photovoltaïque bi-verre | 8 750 euros |
Panneau photovoltaïque hybride | 15 000 euros |
Panneau photovoltaïque avec micro-onduleurs intégrés | 7 375 euros (modèle SunPower Maxeon 5 AC) |
Si le budget de l’installation de panneaux solaires est conséquent, il est possible de bénéficier de subventions pour les panneaux solaires allouées par l’État et les collectivités locales. Cela peut réduire considérablement le montant global de l’investissement. Il faut savoir que vous pouvez aussi installer vous-même le panneau par le kit solaire. L’alternative est souvent plus accessible aux particuliers.
Les panneaux solaires nouvelle génération sont : Tuiles solaires et ardoises ; Panneau Solaire Bi-verre ; Le photovoltaïque organique ; Le photovoltaïque en couches minces ; Le photovoltaïque à concentration ; Les panneaux solaires à double face ; La Technologie “Back Contact” ; Les Panneaux Solaire Hybrides ; Les panneaux solaires organiques, etc.
Le panneau solaire monocristallin est considéré comme le plus efficace. Son rendement peut atteindre 20 %, contre 16 % pour le panneau solaire polycristallin.
Ils ne peuvent équiper toutes les maisons, car ils nécessitent une certaine exposition pour fonctionner pleinement. Leur durée de vie est d’environ 20 ans, mais seulement d’une dizaine d’années pour l’ondulateur.
D'après l'Agence de la transition écologique (ADEME), le prix d'un panneau solaire oscille généralement entre 2,7 et 3,7 euros HT par watt-crête. Pour l'installation de panneaux solaires de 3 kWc, qui correspondent à une installation de taille moyenne, il faut débourser aujourd'hui entre 9000 € et 12 000 € TTC.
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Il faut compter entre 200 € et 300 €/m² pour un panneau solaire photovoltaïque ; entre 200 € et 600 €/m² pour un panneau solaire thermique ; entre 700 € et 1000 €/m² pour un panneau solaire hybride.
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Il est rentable d'investir dans des panneaux solaires pour produire de l'électricité. À condition toutefois d'opter pour la bonne installation et de répondre à certains critères (inclinaison de la toiture, formes des tuiles, taux d'ensoleillement, trop de zones ombragées, etc.)
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