Les panneaux solaires offrent aujourd’hui une solution énergétique fiable. Non seulement ils réduisent votre dépendance au réseau, mais ils peuvent également vous faire économiser beaucoup d’argent sur vos factures d’électricité.
Cet article présente les concepts de base des panneaux solaires, leurs catégorisations, tendances et défis, ainsi que des conseils sur la façon de choisir la meilleure variété pour vos besoins.
Table des matières
Un aperçu des panneaux solaires
Taille et croissance du marché
Catégories de panneaux solaires
Tendances et défis
Quelques conseils avant d'acheter
Un aperçu des panneaux solaires
Panneaux solaires utiliser des cellules photovoltaïques (PV) pour convertir la lumière du soleil en électricité, offrant ainsi aux utilisateurs la possibilité d'alimenter leur maison ou leur entreprise hors réseau tout en réduisant leurs factures d'électricité.
Les systèmes de panneaux solaires sont constitués de plusieurs cellules photovoltaïques individuelles comprenant une couche de silicium, une couche de phosphore (qui fournit une charge négative) et une couche de bore pour les énergies renouvelables (qui fournit une charge positive).
Pendant ce temps, les cellules photovoltaïques sont une fine feuille de semi-conducteurs photovoltaïques qui génèrent de l’électricité directement à partir du soleil et produisent une tension tant qu’il y a suffisamment de soleil.
Panneaux solaires sont généralement classés dans les types suivants : panneaux solaires monocristallins, panneaux solaires polycristallins, panneaux solaires à couches minces, panneaux solaires PERC et panneaux solaires bifaciaux. Des panneaux solaires peuvent être déployés dans différentes zones d’une propriété selon le type de panneau solaire.
Les panneaux solaires résidentiels mesurent généralement 1.6 × 1 mètres (environ 5.25 × 3.25 pieds) et chaque panneau produit généralement entre 250 et 400 watts de puissance. Les panneaux solaires commerciaux peuvent être plus grands et donc plus puissants.
Panneaux solaires ont généralement une durée de vie comprise entre 25 et 30 ans, mais cela dépend largement de la marque et de la qualité. La plupart des panneaux solaires rigides offrent une garantie de performance d'au moins 20 ans.
Taille et croissance du marché
Grandview estime que la valeur marchande mondiale de des panneaux solaires a atteint 170.25 milliards de dollars en 2023. Ce chiffre devrait atteindre un TCAC de 7.7 % sur un an grâce à la hausse continue de la demande.
La demande de panneaux solaires en Chine a atteint 36.4 %, tandis que la demande en Europe, en Amérique du Nord, en Asie-Pacifique et en Inde a augmenté respectivement de 16.8 %, 17.6 %, 13.2 % et 6.9 %. L'Europe et l'Amérique du Nord représentent 34.4 % de la demande mondiale.
La demande en Allemagne, en Espagne, en Pologne, aux Pays-Bas et dans d’autres pays européens a même doublé au fil des ans. Les États-Unis, l’Allemagne et d’autres régions d’Europe occidentale sont confrontés à une augmentation substantielle des coûts résidentiels de l’électricité et du gaz naturel, ce qui conduit ces pays à adopter l’énergie solaire à un rythme plus rapide.
Catégories de panneaux solaires
Panneaux solaires sont principalement classés en panneaux solaires en silicium monocristallin, panneaux solaires en silicium polycristallin, panneaux solaires à couches minces (silicium amorphe), panneaux solaires PERC et panneaux solaires bifaciaux.
Panneaux solaires monocristallins
Panneaux solaires en silicium monocristallin présentent une structure cristalline continue et uniforme, ce qui signifie que les électrons circulent plus facilement à travers le matériau, ce qui entraîne une efficacité accrue.
Ces cellules sont taillées dans un seul gros cristal de silicium, ce qui leur donne un aspect arrondi et carré. Les panneaux solaires en silicium monocristallin sont relativement coûteux à fabriquer, en grande partie en raison de la moindre utilisation de matériaux en silicium pendant la production et de la complexité du processus de production lui-même.
Les panneaux solaires en silicium monocristallin ont généralement des rendements de conversion compris entre 15 % et 22 %, ce qui est l'un des rendements les plus élevés disponibles aujourd'hui dans les cellules solaires commerciales.
Ce type de panneau solaire présente les avantages suivants :
Haute efficacité : les panneaux solaires en silicium monocristallin sont généralement plus efficaces que les panneaux solaires en silicium polycristallin car ils ont une meilleure mobilité électronique.
Durabilité : Les panneaux monocristallins ont généralement une durée de vie plus longue, souvent jusqu'à 25 ans ou plus.
Performances à haute température : les panneaux solaires en silicium monocristallin présentent moins de baisse de performance dans les environnements à haute température que les autres types de cellules solaires.
Scénario d'application:
Toits résidentiels : En raison de leur efficacité et de leur esthétique élevées, les panneaux monocristallins sont couramment utilisés pour les systèmes solaires sur les toits résidentiels.
Bâtiments commerciaux : les panneaux solaires monocristallins sont souvent choisis pour les projets qui ont des exigences élevées en matière d'efficacité et d'utilisation de l'espace.
Grands parcs solaires : Dans ces projets, même si le coût initial peut être plus élevé, les panneaux monocristallins offrent un meilleur retour sur investissement à long terme en raison de leur efficacité et de leur durabilité élevées.
Portables et micro-applications : les panneaux monocristallins conviennent également aux applications liées aux chargeurs solaires et aux systèmes d'alimentation portables en raison de leur haute efficacité.
Panneaux solaires polycristallins
Panneaux solaires en silicium polycristallin sont fabriqués à partir de silicium polycristallin, un matériau constitué de plusieurs petits cristaux de silicium. Dans ces cellules, il existe des frontières entre les cristaux de silicium, ce qui réduit légèrement la mobilité des électrons, affectant ainsi l'efficacité de la cellule.
La surface des panneaux solaires en silicium polycristallin est généralement de couleur bleue et vous pouvez voir le motif irrégulier des cristaux. Les panneaux polycristallins ont généralement des rendements compris entre 13 % et 16 %, inférieurs à ceux des panneaux monocristallins.
Ce type de panneau solaire présente les avantages suivants :
Rentable : les panneaux solaires en silicium polycristallin sont moins coûteux à fabriquer que les panneaux en silicium monocristallin car ils ont un processus de production plus simple et une utilisation plus élevée du matériau silicium.
Les panneaux solaires polycristallins ont généralement une durée de vie d'environ 20 à 25 ans, ce qui est légèrement plus court que les panneaux monocristallins. Les panneaux solaires polycristallins sont généralement moins chers que les panneaux monocristallins, ce qui les rend plus populaires pour les projets à budget limité.
Faible pollution de l'environnement : En raison du processus de production plus simple, la production de panneaux de silicium polycristallin a une charge environnementale relativement faible.
Meilleure applicabilité : bien que légèrement moins efficaces, ils restent une option rentable pour les applications sur de grandes surfaces, telles que les fermes solaires.
Scénarios d'application:
Projets d’énergie solaire à grande échelle : Les panneaux polycristallins sont généralement utilisés pour des projets énergétiques à plus grande échelle en raison de leur moindre coût.
Toits résidentiels et commerciaux : Les panneaux solaires polycristallins constituent une option rentable pour les clients résidentiels et commerciaux aux budgets limités.
Systèmes hors réseau : les panneaux en polysilicium sont également un choix populaire pour certaines applications hors réseau telles que les systèmes d'énergie solaire dans les zones reculées.
Panneaux solaires à couche mince
Panneaux solaires à couches minces de silicium amorphe utiliser du silicium amorphe comme matériau photovoltaïque. Contrairement au silicium monocristallin ou polycristallin, le silicium amorphe n'a pas de structure cristalline distincte.
Ces panneaux solaires sont fabriqués en déposant une très fine couche de silicium amorphe sur un substrat, tel que du verre ou du plastique, ce qui les rend fins et flexibles. En raison de leur apparence unique et de leur flexibilité, les panneaux solaires en couches minces de silicium amorphe présentent des avantages en termes d’esthétique et de polyvalence de conception.
La durée de vie des panneaux solaires à couches minces de silicium amorphe est généralement comprise entre 10 et 15 ans, soit plus courte que celle des panneaux solaires en silicium cristallin. L'efficacité des panneaux à couches minces de silicium amorphe est généralement comprise entre 6 % et 10 %, ce qui est inférieur à celui des panneaux en silicium cristallin.
Les panneaux solaires en couches minces de silicium amorphe coûtent généralement moins cher que les panneaux solaires en silicium cristallin, principalement en raison de leur procédure de production plus simple.
Ce type de panneau solaire présente les avantages suivants :
Fins, légers et flexibles : les panneaux solaires à couches minces peuvent être utilisés sur une large gamme de surfaces en raison de leurs propriétés minces et légères, et conviennent même aux structures qui ne peuvent pas supporter de lourdes charges.
Performances en cas de faible luminosité : les panneaux solaires à couches minces de silicium amorphe fonctionnent généralement mieux que les panneaux solaires en silicium cristallin dans des conditions de faible luminosité (par exemple, par temps nuageux ou en hiver).
Scénarios d'application:
Photovoltaïque intégré au bâtiment (BIPV) : Les panneaux solaires à couches minces sont particulièrement adaptés au photovoltaïque intégré au bâtiment, tel que les fenêtres solaires ou les tuiles solaires.
Appareils portables et portables : En raison de leurs caractéristiques fines et flexibles, ils conviennent également aux appareils solaires portables et aux technologies solaires portables.
Grands parcs solaires : Dans certains cas, des panneaux à couches minces de silicium amorphe sont également utilisés pour les grands parcs solaires en raison de leurs faibles coûts de production.
Panneaux solaires à émetteur passivé et à cellules arrière
Panneaux solaires à émetteur passif et cellule arrière (PERC) comportent une couche spéciale de matériau, tel que l'oxyde d'aluminium, à l'arrière de la cellule solaire, augmentant ainsi l'efficacité. Cette conception permet de capter davantage de lumière solaire et de minimiser la perte d’électrons.
La durée de vie des panneaux solaires PERC est généralement similaire à celle des panneaux solaires en silicium cristallin classiques, allant d'environ 25 à 30 ans. Cependant, le coût de fabrication des panneaux solaires PERC est légèrement supérieur à celui des panneaux traditionnels en silicium cristallin.
Cependant, avec la maturité de la technique et la production à grande échelle, le coût diminue progressivement. L'efficacité des panneaux solaires PERC se situe généralement entre 18 % et 22 %, ce qui est supérieur à celui des panneaux en silicium cristallin conventionnels.
Ce type de panneau solaire présente les avantages suivants :
Haute efficacité : les panneaux solaires PERC sont plus efficaces que les panneaux solaires traditionnels en silicium cristallin car ils utilisent la lumière du soleil plus efficacement et réduisent la perte d'électrons.
Meilleures performances dans des conditions de faible luminosité : la technologie PERC permet aux panneaux de mieux fonctionner dans des conditions de faible luminosité, comme en fin d'après-midi ou par temps nuageux.
Scénarios d'application:
Toits résidentiels et commerciaux : les panneaux solaires PERC sont bien adaptés aux projets de toits résidentiels et commerciaux où l'espace est limité en raison de leur haute efficacité.
Fermes solaires à grande échelle : Leur rendement élevé rend également les panneaux solaires PERC populaires pour les fermes solaires à grande échelle, en particulier là où l'espace au sol est limité.
Régions climatiques extrêmes : les panneaux solaires PERC sont également bien adaptés en raison de leurs excellentes performances dans les régions soumises à des températures élevées ou à des conditions de faible luminosité.
Panneaux solaires bifaciaux
Panneaux solaires bifaciaux sont capables de capter la lumière du soleil des deux côtés et de produire de l’électricité. Ces panneaux sont dotés de cellules photovoltaïques à l'avant et à l'arrière du panneau, capturant la lumière directe du soleil ainsi que la lumière solaire réfléchie à l'arrière du panneau.
La durée de vie d'un panneau solaire biface est comparable à celle d'un panneau solaire simple face conventionnel de haute qualité, généralement environ 25 à 30 ans. Les panneaux solaires bifaciaux ont généralement des coûts de fabrication plus élevés que les panneaux traditionnels à simple face, principalement en raison de leur processus de fabrication complexe et de l'utilisation de matériaux actifs bifaciaux.
Dans le même temps, les coûts d'installation peuvent être légèrement plus élevés que ceux des panneaux traditionnels à une face, surtout s'il est nécessaire de maximiser la production d'énergie des deux côtés.
L'efficacité globale des panneaux solaires bifaciaux dépend de divers facteurs, notamment l'angle de montage, la réflectivité du sol et les conditions environnementales. Théoriquement, ils peuvent être 10 à 30 % plus efficaces que des panneaux simples.
Ce type de panneau solaire présente les avantages suivants :
Production d'énergie plus élevée : grâce à leur capacité à capter la lumière du soleil des deux côtés, les panneaux solaires bifaciaux produisent généralement plus d'électricité que les panneaux simples conventionnels.
Efficacité supérieure : L'efficacité des panneaux bifaciaux peut être considérablement augmentée sous certains critères, par exemple lorsqu'ils sont installés sur des surfaces hautement réfléchissantes (par exemple toits ou sols blancs).
Meilleure utilisation de l'espace : pour les applications limitées en espace, comme dans les environnements urbains, les panneaux solaires bifaciaux peuvent permettre une utilisation plus efficace de l'espace disponible.
Scénarios d'application:
Grandes fermes électriques solaires : les panneaux solaires bifaciaux peuvent augmenter la puissance de sortie par unité de surface, en particulier dans les zones à forte réflectivité du sol.
Systèmes de toit commerciaux : sur les toits des bâtiments commerciaux, en particulier ceux dotés de matériaux de toiture hautement réfléchissants comme celles des entreprises, les panneaux solaires bifaciaux peuvent fournir une production d'énergie supplémentaire.
Abris de stationnement et toits de bâtiments : Les panneaux solaires bidirectionnels conviennent également aux structures telles que les abris de stationnement, les couvertures de couloirs, etc., et sont capables de capter la lumière du soleil des côtés supérieur et inférieur.
Tendances et défis
Trends
L'efficacité des panneaux solaires continue de s'améliorer
Technologie PERC : la technologie PERC réduit la perte de recombinaison des électrons et améliore l'efficacité de conversion photoélectrique des batteries en ajoutant une couche de passivation et une couche réfléchissante à l'arrière des batteries solaires au silicium cristallin classiques. Cette technologie est devenue la méthode de production dominante.
Panneaux solaires bifaciaux : en utilisant la lumière solaire réfléchie par le sol ou d'autres surfaces, les panneaux bifaciaux peuvent capter davantage de lumière solaire par l'arrière. Cette technologie est particulièrement intéressante dans les zones où l’intensité du rayonnement solaire est faible et peut augmenter considérablement la puissance de sortie.
Cellules solaires à hétérojonction (HJT) : combinant les avantages du silicium amorphe et cristallin, la technologie HJT améliore la mobilité électronique et l'efficacité globale des cellules en ajoutant une couche de silicium amorphe à la surface du silicium cristallin. Les batteries HJT fonctionnent bien à basse température et dans des conditions de faible luminosité.
TopCon : La technologie de contact passivé à l'oxyde tunnel (TopCon) est une méthode avancée de fabrication de batteries solaires. Il améliore considérablement l'efficacité et la stabilité de la cellule en formant une couche d'oxyde tunnel et une couche de contact passivée à l'arrière d'une cellule en silicium cristallin. La technologie TopCon est particulièrement adaptée aux applications qui nécessitent un rendement élevé et une fiabilité élevée.
Cellules solaires pérovskites : La technologie pérovskite est une technologie émergente de cellules solaires connue pour son faible coût et son rendement élevé. Ces cellules utilisent des matériaux pérovskites (un type d'halogénure métallique) comme couche absorbant la lumière, offrant un avantage en termes de coût de fabrication tout en maintenant une efficacité de conversion d'énergie renouvelable élevée. Les cellules pérovskites présentent un grand potentiel dans le domaine des panneaux solaires flexibles et imprimables.
Les coûts continuent de diminuer
Avec une meilleure technologie de production, le coût de fabrication des panneaux solaires continue de diminuer. Par exemple, la production automatisée et de meilleures techniques de croissance des cristaux de silicium peuvent réduire l’utilisation de matières premières et la consommation d’énergie.
Défis
Équilibre entre technique et coût : Le développement de nouvelles technologies visant à améliorer l’efficacité doit s’accompagner d’un contrôle des coûts pour garantir la compétitivité des produits photovoltaïques sur le marché.
Durabilité et pollution de l'environnement : L'ensemble du processus de production des batteries solaires doit être examiné, y compris l'extraction des matières premières, le processus de fabrication et l'élimination finale du recyclage.
Par exemple, la consommation d’énergie et l’élimination des déchets lors du raffinage du silicium et de la fabrication des panneaux sont des enjeux clés.
Stockage d’énergie et réseaux électriques : Le développement de technologies de stockage d’énergie renouvelable efficaces et peu coûteuses est essentiel pour remédier au caractère intermittent de la production d’énergie solaire. Dans le même temps, l’infrastructure du réseau doit être optimisée pour permettre l’accès à des quantités importantes d’énergie solaire distribuée.
Soutien du marché et des politiques : les politiques gouvernementales, les subventions et les incitations fiscales sont essentielles à la promotion des technologies solaires. Dans le même temps, les investissements publics et privés en R&D constituent un facteur clé pour promouvoir l’innovation technologique.
Chaîne d’approvisionnement : maintenir des normes élevées de qualité des produits tout en réalisant une production à grande échelle. Dans le même temps, il existe un risque de fluctuation des coûts des matières premières et de perturbations dans la chaîne d’approvisionnement mondiale, telles que des problèmes de disponibilité du silicium et de l’argent.
Quelques conseils avant d'acheter
Évaluer les besoins énergétiques
Estimer la production théorique d'électricité en tenant compte de l'emplacement géographique et du climat local (par exemple, heures moyennes d'ensoleillement, conditions météorologiques). Sélectionnez l'angle et l'orientation de la lumière du soleil à un endroit spécifique pour déterminer l'angle de placement optimal du panneau.
Choisissez le bon type de panneau solaire
Si l'espace est limité, qu'une efficacité élevée est nécessaire et que le budget est suffisant, les propriétaires devraient choisir le monocristallin. des panneaux solaires. Si le budget est limité ou si l’espace disponible est plus grand, les panneaux polycristallins peuvent être plus adaptés, bien que légèrement moins efficaces.
Les panneaux solaires à couches minces (par exemple CIGS, CdTe) conviennent aux applications avec des surfaces irrégulières ou lorsqu'un montage flexible est requis. Les panneaux solaires bifaciaux peuvent fournir un rendement énergétique renouvelable plus élevé dans des endroits pouvant utiliser la lumière réfléchie par le sol ou d'autres structures.
Analyser la rentabilité
- Calculez le coût d'installation initial des panneaux solaires, y compris le coût des équipements tels que les panneaux, les onduleurs et les rayonnages, ainsi que les coûts d'installation.
- Évaluez la production d’énergie renouvelable attendue et les coûts d’exploitation à long terme, y compris les coûts de maintenance et de remplacement éventuel des panneaux.
- Tenez compte des subventions gouvernementales disponibles, des incitations fiscales et d’autres soutiens politiques.
- Estimez la production annuelle d’énergie renouvelable du système et calculez la période de récupération et le taux de rendement.
Choisissez un installateur de système solaire expérimenté et réputé
- Assurez-vous que l’équipe d’installation est consciente des réglementations locales en matière de construction et des exigences d’accès au réseau.
- Organisez des inspections et des nettoyages réguliers pour garantir des performances optimales des panneaux solaires.
- Utilisez un système de surveillance intelligent pour suivre les performances du système et identifier les problèmes à temps.
- Établissez un programme d’entretien régulier comprenant le nettoyage des panneaux solaires et la vérification des connexions électriques.
- Pour les projets plus importants, envisagez d'utiliser un système de surveillance à distance pour vérifier les performances du système en temps réel.
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