Présentation :

    Les panneaux solaires photovoltaïque appelés modules photovoltaïque ou plus simplement panneaux solaires, ont pour but de convertirent la lumière en électricité. Le solaire photovoltaïque est appelé plus communément PV.
Les panneaux sont habituellement plats, d'une surface approchant plus ou moins le m², afin de faciliter leur pose. Ils sont les composants de base de la plupart des équipements destiné a la production d'énergie solaire. De manière plus général, il serait possible en recouvrant la totalité de la surface des toitures existantes, correctement exposées et couvertes de panneaux, suffirait a recouvrir la totalité des besoins en énergétiques mondiaux.

    Bien que les panneaux solaires soient une énergie renouvelables et non polluante, leur fabrication elle, représente des risques pour l'environnement, notamment au niveau du réchauffement climatique.
Cette fabrication (plus transport, pose, etc.) nécessite en outre de l'énergie. Mesurée en nombre d'année de production par le panneau, en 2004, le département Américain de l'énergie estimait cette durée à 4 ans maximum. Les fabricants cherchent à réduire au maximum les coûts et les besoin en matériau (silicium notamment), ce qui a incidemment pour effet de réduire la consommation d'énergie sur le cycle de vie du panneau, réduisant la durée de remboursement de l'énergie investie. Du point de vue du bilan en dioxyde de carbone, sur un cycle de vie de 20 ans, l'émission de CO2 par kWh électrique produit par un panneau photovoltaïque représente selon le type considéré de 7 à 37% des émissions par kWh produit par une centrale thermique classique.

1) Le fonctionnement photovoltaïque :

    La mise en contact des 2 couches au moyen d'une jonction PN ( composant électronique nommé diode, qui ne permet le passage du courant électrique que dans un seul sens ) permet le passage des électrons d'une couche à l'autre et donc la création d'un champ électrique permanent. Lorsque la lumière arrive sur le module photovoltaïque, il se créé un apport d'énergie : le courant produit est continu, permettant de la transformer en courant alternatif. Ce courant pourra ensuite être stocké grâce à l'accumulateur ou batterie.

Ils existent 2 types d'installations différentes photovoltaïques :

Les installations autonomes :

    Ce sont des installations non raccordées au réseau. Elles utilisent uniquement l'électricité du module photovoltaïque. L'énergie solaire est transformée par le générateur photovoltaïque en courant électrique continu. Celui-ci circule au travers des circuits et de régulateur de charge pour être stocké dans les accumulateurs ou utilisé directement par les appareils électriques. Le bilan entre la production et la consommation détermine si le courant circule vers la batterie ou s'il est prélevé. Ainsi, le courant électrique produit pendant la journée, quand le rayonnement solaire est suffisant, peut soit alimenter les appareils électriques, soit charger les accumulateurs. Quand il fait sombre, l'alimentation électrique des appareils électriques se fait exclusivement depuis les accumulateurs. La tension continue du système est en général égale à 12, 24 ou 48 volts. Dans ces cas particuliers, d'autres tensions peuvent être également utilisées.

Les installations raccordés au réseau :

    Une installation raccordé au réseau produit un courant continu dans les cellules du module solaire par l'incidence lumineuse. L'ensemble des modules reliés entre eux forme le générateur photovoltaïque. Le courant continu produit par le générateur est relié au boîtier de raccordement du générateur et est conduit jusqu'à l'onduleur par la ligne principale de courant continu. L'onduleur transforme le courant continu en courant alternatif ; la totalité de ce courant alimente le réseau électrique public par l'intermédiaire d'un compteur d'alimentation. Les récepteurs reçoivent le courant nécessaire à leur fonctionnement par un compteur d'abonnement qui les sépare du réseau électrique local.

Composition d'une installation photovoltaïque :

    Une installation photovoltaïque se compose a la base de 3 organes :
-un module photovoltaïque : Le 1er organe de l'installation, il est installé sur un toit ou sur une surface exposé a la lumière du soleil, pour la capter et générer du courant continu.
-un onduleur : Le second organe, il transforme le courant continu capter par le module photovoltaïque en courant alternatif de 230V, afin de le rendre compatible avec le réseau.
-un accumulateur ou batterie : 3e organe, il stocke l'électricité obtenu et continue d'alimenter les autres équipements domestiques, même lorsque le soleil est moins présent.

    Chaque cellules est polarisées sur plusieurs couches :
La couche supérieure est composée de silicium dopé par un élément contenant plus d'électrons que lui. La couche inférieure est composée de silicium dopé par un élément contenant moins d'électrons que lui.

2) Fabrication des panneaux solaires :

Nous allons dans la suite vous expliquer les différentes étapes de fabrication d'un panneau solaire à l'aide du schéma ci-dessous:

    Tout d'abord chaque module photovoltaïque est constitué de sable si elle sont métallurgique, électronique ou solaire. On obtient ensuite des lingots cylindriques monocristallins par tirage en creuset du lingot. Pour optimiser l'intégration des cellules dans les modules PV, les bords des lingots sont coupés à la scie : on appelle cette opération l'équarrissage. Les lingots sont découpées en "tranches" de silicium appelées "wafer" au moyen d'outils spéciaux : une scie diamantée pour le silicium monocristallin, une scie à fil pour le silicium polycristallin. On diffuse ainsi du phosphore pour pouvoir après faire de la métallisation par sérigraphie. Les cellules photovoltaïque sont ensuite connectées plusieurs fois les unes aux autres, pour former des chaînes. L' assemblage des cellules connectées en parallèle et en série caractérisent et définissent un module photovoltaïque. les chaînes de cellules sont capsulées dans un plastique E.V.A, pour les protéger des agressions extérieures (rayons U.V., humidité) et les isoler électriquement. Le module est placé dans un cadre métallique rigide qui va lui donner une grande rigidité mécanique. Le module subit enfin des tests mécaniques, optiques et électriques, avant d'être mis sur le marché.