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Panneau solaire : rendement et cellules photovoltaïques

Guide écrit par :
Jean-François, Bricoleur & développeur informatique, Les Yvelines

Jean-François, Bricoleur & développeur informatique, Les Yvelines

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Les panneaux photovoltaïques récupèrent l’énergie solaire et la transforment en électricité. Pour caractériser cette capacité à transformer la lumière en électricité, on parle de rendement. En pratique, il dépend des cellules photovoltaïques, de l’orientation, de la surface et de l’ensoleillement.

Caractéristiques importantes

  • Type de cellule
  • Orientation
  • Inclinaison
  • Surface en m²

Comment déterminer le rendement d’un panneau photovoltaïque

Formule de calcul 

Le rendement de conversion se calcule en divisant la puissance électrique maximale en sortie du panneau solaire (exprimé en watt-crête ou Wc) par la puissance du rayonnement solaire absorbé.
 
Exprimé en pourcentage (%), le rendement représente la fraction d’énergie solaire transformée en énergie électrique. Plus il élevé, plus le panneau solaire est efficace.

Rendement et surface de panneau 

Si vous avez le choix entre des panneaux A et des panneaux B au rendement supérieur, à surface égale, les panneaux B produiront plus d’électricité. A puissance égale, il faudra plus de surface de panneaux de type A pour produire la même quantité d’énergie.

Dans le cadre de l'installation, si vous avez une contrainte d'espace, parce que la toiture de votre maison est petite ou parce que vous souhaitez alimenter des appareils très puissants de votre camping-car, choisissez des panneaux au rendement élevé (plus chers). Si la puissance requise est faible et que vous n’avez pas de contrainte d'espace, des panneaux photovoltaïques au rendement plus faible conviennent parfaitement (moins chers).

Rendement des panneaux photovoltaïques

Il existe de nombreuses technologies de cellules photovoltaïques dont le rendement de certaines dépasse les 60 %. Malheureusement, la plupart de ces technologies ont été développées pour des usages très spécifiques comme le spatial, et n’ont actuellement pas d’application grand public en raison de leur coût. Les cellules photovoltaïques disponibles sur le marché grand public sont construites à partir de silicium.

Le rendement dépend de la façon dont le cristal de silicium est fabriqué et peut aller jusqu’à 25 %. 3 types de cellules à base de silicium se distinguent.
 

Silicium amorphe 

Ces cellules peuvent produire jusqu’à 60 Wc/m², soit un rendement en plein soleil qui tourne autour de 6 %. Peu cher à produire, on retrouve ce type de cellules pour des petits appareils électriques comme des montres ou des calculatrices. Ils peuvent se trouver sur des supports souples, pour des applications surprenantes.
 

Silicium monocristallin 

Ce type de cellule peut produire jusqu’à 150 Wc/m², soit un rendement allant de 16 à 24 %. Ces cellules sont faites dans un seul cristal de silicium que l’on découpe en tranches fines et sont reconnaissables à leur bleu uniforme. Leur procédé de fabrication les rend chers. Enfin, leur rendement chute par faible exposition ou si la lumière est diffuse.
 

Silicium polycristallin 

Ces modèles de cellules offrent un rendement d’environ 15 % et peuvent produire 100 Wc/m². Lors du refroidissement du silicium fondu, plusieurs cristaux se forment, ce qui donne les nuances bleutées de ces cellules. Leur rendement est sensible aux faibles conditions d’éclairage et à une lumière diffuse.

Les paramètres qui influencent la puissance produite

L’installation de vos panneaux solaires est primordiale. Selon leur orientation et leur inclinaison, la perte de rendement peut aller jusqu’à 30 %. Vous pouvez acheter un panneau solaire très performant sur le papier mais qui ne produira pas autant qu’espéré en raison d’une mauvaise installation. L’orientation idéale est plein sud, pour un pic de production au zénith.
 
Un panneau orienté sud-est ou sud-ouest aura une perte de 4-5 %. Placez le vers l’est ou vers l’ouest et cette perte pourrait monter jusqu’à 20 %. Idéalement, un panneau solaire doit être incliné à 30-35° par rapport à horizontale. Un panneau à plat voit son rendement diminué de 10 %, et chuter de 30 % si posé à la verticale.

Choisissez soigneusement le lieu d’installation de vos panneaux photovoltaïques, pour les faire fonctionner au maximum de leur potentiel ! Et bien entendu, n’oubliez pas de nettoyer leur surface de temps en temps.
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Jean-François, Bricoleur & développeur informatique, Les Yvelines 58 guides écrits

Jean-François, Bricoleur & développeur informatique, Les Yvelines
Intéressé depuis l'enfance par le travail manuel et la technique, toujours fasciné par le bricolage et le travail du bois, j'ai profité de l'achat d'un appartement pour avoir un terrain de jeu grandeur nature. Au programme, de l'électricité, bien sûr dans le respect des normes, et quelques déplacements de cloisons ; mais aussi de la décoration avec l'aide de Madame, des meubles sur mesure et des astuces pour optimiser les mètres carrés tout en restant original. Avec l'arrivée de petit bonhomme, je me suis lancé dans la confection de petits meubles pour lui !

Faute de place, je n'ai pas d'atelier fixe et certains des outils dont je rêve n'ont pas encore rejoint ma collection. Ne vous inquiétez pas, j'en connais déjà beaucoup et j'ai un profil technique qui me permettra j'espère de vous guider dans vos choix !

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