Différents types de cellules et d'installations de panneaux solaires

Il existe différents types de panneaux solaires. Ces disparités sont dues aux diverses cellules photovoltaïques utilisées. La plupart des cellules sont produites à partir de silicium, mais les différentes méthodes de fabrication leur donnent des caractéristiques très variées d'un type d'installation à l'autre, notamment en terme de productivité.

Ces cellules sont issues d'un seul bloc de silicium très pur fondu puis refroidit lentement auquel sont ajoutés divers traitements (traitement de surface à l'acide, dépôt de couche antireflet et pose de collecteurs). C'est une technologie dont la valeur est reconnue et qui offre le meilleur rendement du marché (entre 15 et 18%). De plus, elle a une grande durée de vie puisqu'elle est supérieure à 25 ans mais ses capacités diminuent petit à petit au fil du temps. Cependant, les cellules monocristallines sont chères à la production, donc à la vente et leur module est rigide, ce qui en limite l'utilité. Enfin, elles ont un faible rendement sous un éclairement peu intense et sont assez gourmandes en énergie grise. Ces cellules sont en générale octogonales et d'un bleu uniforme.

Elles sont élaborées à partir d'un bloc de silicium fondu puis refroidit rapidement entrainant la formation de cristaux multiples. C'est une technologie éprouvée qui, comme les cellules monocristallines, a une durée de vie supérieure à 25 ans. Cependant elles ont un rendement de 11 à 15%, mais leur coût de production est moins élevé que les cellules monocristallines (bien qu'il soit quand même assez important). Ce sont les cellules les plus répandues, car celles de meilleure qualité ont un rendement très proche de celui des cellules monocristallines. On considère qu'elles ont en général le meilleur rapport qualité/prix. Néanmoins, elles sont gourmandes en énergie grise et sont elles aussi limitées par leur module rigide. Elles sont en général de forme rectangulaire et sont bleu nuit, mais de près on peut apercevoir des motifs créés par différents cristaux, ce qui leur confère un bon esthétisme.

Développées uniquement à des fins spatiales, les cellules multijonctions sont celles qui ont le meilleur rendement. Composés de différentes couches de cellules photovoltaïques, ces panneaux solaires sont capables de convertir différentes parties du spectre solaire en électricité. Ils ont ainsi atteint un rendement record de 40% en laboratoire. Malheureusement, les cellules multijonctions ne sont pas mises en vente sur le marché. Nous ne pouvons donc pas les placer dans une ville.

Les cellules CIS (cuivre-indium-sélénium) représentent la nouvelle génération de cellules solaires sous forme de films minces. Celles-ci sont, contrairement aux autres types de cellules, dépourvues de silicium. Les matériaux utilisés lors de leur fabrication ne posent donc aucun problème de toxicité et sont beaucoup plus faciles à se procurer. De plus, leur rendement est le meilleur des cellules en couche mince puisqu'il avoisine les 11% et ces cellules peuvent être construites sur des modules flexibles. Cependant, elles sont composées de matériaux chers comme l'Indium et leur fabrication est assez complexe puisqu'elle se fait sous vide.

Le dernier type de panneaux solaires est composé de cellules amorphes. Celles-ci sont produites à partir d'une mince couche de gaz de silicium projeté sur du verre, du plastique souple ou du métal, par un procédé de vaporisation sous vide. Les cellules amorphes ont un coût de production bien plus bas, mais leur rendement n'est que de 6% à 9%. Elles ne nécessitent qu'une faible quantité de silicium et ont donc peu d'énergie grise. Contrairement aux autres cellules, elles ont une faible perte de rendement sous un éclairage peu intense. C'est le type de cellule que l'on utilise pour les panneaux souples, ou que l'on intègre dans une membrane étanche pour recouvrir les toits de locaux industriels. Enfin elles ont tendance à se dégrader sous l'effet de la lumière mais leur grande mobilité due à leur module souple leur confère des utilités variées.

Il existe aussi différents types de maintien en position pour les panneaux photovoltaïques. Plus ou moins utilisés, ces différentes installations permettent de positionner les panneaux dans des endroits variés.

C'est actuellement l'installation de panneaux la plus utilisée en France. Il s'agit là de fixer le panneau solaire sur la toiture sans enlever les tuiles et sans affecter la charpente en laissant une aération d’environ 15cm entre lui et les tuiles. Cette installation est donc très simple et ne pose aucun problème avec la toiture. Son inclinaison suit le plan du toit. Elle n'est donc pas réglable et sa production d'électricité dépend entièrement de l'inclinaison du toit.

Le type intégré est une méthode idéale combinant la performance technique et l'aspect esthétique. Ce type consiste à installer les panneaux sur les toits en ne laissant aucune aération contrairement au maintient en surimposition ce qui peut être problématique lors de la pose. Cette installation reste relativement discrète. Elle permet de bénéficier de l'inclinaison naturelle du toit sur une grande superficie.

Cette installation consiste à positionner les panneaux sur n'importe quelle surface grâce à deux tiges métalliques de longueur réglable. Ce système permet ainsi d'avoir le meilleur angle d'inclinaison et donc le meilleur rendement. On trouve généralement ce système sur les toits des immeubles ou au sol.

L'installation en pignon part du même principe que l'installation en terrasse. Celle-ci consiste à positionner les panneaux solaires sur le revêtement du mur grâce à des tiges métalliques réglables permettant ainsi de choisir l'angle du panneau. Elle permet donc un rendement optimal pour les habitations dont la toiture ne permet pas la pause de panneaux solaires.

C'est une installation en pignon qui consiste à poser des panneaux à la verticale des murs. Cette installation habille la façade, ce qui est très esthétique et qui plus est économique car l'installation remplace le revêtement et cela compense donc une production plus faible en électricité due à l'inclinaison des panneaux.