A la recherche de technologies: les panneaux photovoltaïques

Des panneaux solaires photovoltaïques?Le site www.voizo.fr  "vivre un habitat durable au quotidien"  est une mine d'informations.  J'en extrais quelques unes

Les panneaux solaires photovoltaïques sont utilisés uniquement pour la production d’électricité. Selon les besoins, l’électricité produite peut être utilisées pour l’alimentation d’une maison isolée ou revendue tout ou partie au réseau de distribution.
Les panneaux solaires photovoltaïques sont beaucoup complexes que les panneaux solaires thermiques. En effet, ils n’ont pas pour but de chauffer un liquide caloporteur mais de produire de l’électricité.

Comment ça marche ?

Les panneaux solaires photovoltaïques sont constitués en majorité de silicium (monocristallin ou polycristallin), matériau semi-conducteur naturel. L’électricité photovoltaïque s’obtient par la conversion du rayonnement solaire grâce à des cellules photovoltaïques. Ces cellules photovoltaïques à base de silicium génèrent un courant continu lorsqu’elles sont exposées à la lumière. Note importante : ce n’est pas la chaleur du soleil qui génère de l’électricité mais sa luminosité. Les cellules photovoltaïques sont reliées entre elles, pour constituer les modules ou panneaux solaires. Elles convertissent en électricité environ 15% de l’énergie solaire reçue.
Les panneaux sont connectés à un récepteur et produisent de l’électricité selon le niveau d’ensoleillement. Leurs performances électriques sont garanties pendant 25 ans. 

Plusieurs technologies possibles Il existe plusieurs technologies pour la fabrication des panneaux solaires photovoltaïques. Les plus récentes font appel à des procédés de fabrication très pointus pour une hausse plus que significative des rendements.

1. Les panneaux au silicium mono ou polycristallin. Ce sont les plus courants, les moins chers mais aussi les moins performants. Le silicium naturel doit subir quelques traitements pour devenir un semi-conducteur (filtration, ajout d’atomes de phosphore et de bore). La matière première est rare et donc chère. Pour l’économiser, les panneaux solaires polycristallins ou multicristallins sont fabriqués avec une couche de silicium très fine de l’ordre de 15 à 50 microns. 1 m² de cellules photovoltaïques délivre une puissance d’environ 100 à 200 W. Ces capteurs sont souvent installés sur la toiture existante d’une maison en sur-imposition, ou sur châssis lorsqu’on les pose sur le sol ou sur une toiture terrasse.
2.  Les panneaux à concentration solaire. Ces panneaux sont issus d’une toute récente génération de recherche et repose sur un empilement des cellules de Gallium, d’Arséniure de gallium et de Germanium convertissant différentes parties du spectre solaire. Le rendement de cette technologie est largement supérieur (de 30 à 40 % contre 15 à 17% pour les modèles au silicium) mais son coût est également largement plus cher (technique de fabrication des circuits intégrés et des microprocesseurs). Plusieurs fabricants planchent actuellement sur la commercialisation de panneaux à concentration solaire. Le principal avantage de cette technologie est que les panneaux qui seront commercialisés prochainement seront beaucoup plus petits que ceux au silicium pour une intégration paysagère plus facile. Selon les annonces des entreprises spécialistes, un décimètre carré de cellule à concentration pourrait remplacer 12 m² de cellules traditionnelles.
3. Les panneaux à couches minces sans silicium. Le silicium est remplacé par une couche métallique mince de 5 microns déposée sur du verre ordinaire ou sur un support souple. La lumière est convertie en électricité avec un rendement moindre mais suffisant. Le métal peut être soit du Cuivre Indium Sélénium (CIS), soit du DiSéléniure de Cuivre Indium Gallium (DSCIG), soit encore du dioxyde de titane (DSSC) ou du Tellure de Cadmium (TeCd). Les recherches se poursuivent pour améliorer les rendements tout en gardant des prix très bas.
4. Les panneaux à couches minces au silicium. Cette technologie récente utilise du silicium non cristallisé et à l’état amorphe. Leur fabrication nécessitant une mise en oeuvre sous-vide pour des rendements peu convaincants (6%) n’est pour l’instant pas rentable.

Les différentes installations

Il existe trois types distincts d’installations de panneaux solaires photovoltaïques selon les besoins.

1 Le premier est destiné aux habitations isolées qui ne peuvent être raccordées à un réseau de distribution d’électricité. Dans ce cas, la totalité de la production d’électricité des panneaux est dédiée à la consommation de la maison. Les panneaux sont reliés à une batterie pour que l’électricité produite soit stockée en prévision des jours moins lumineux.

2 Le second et le troisième sont destinés aux habitations raccordées à un réseau de distribution.
Dans le premier cas, l’installation permet d’alimenter le foyer en électricité et le surplus est revendu au réseau de distribution. Cette solution permet lorsqu’il y a des consommations électriques à la maison de raccorder l’installation directement aux appareils domestiques et quand il n’y a pas de consommation (en journée quand les propriétaires sont absents par exemple ou dans le cas d’une résidence secondaire) de revendre le surplus au réseau de distribution. Lorsqu’il n’y a pas de soleil ou lorsque les consommations sont supérieures à la production des panneaux photovoltaïques, l’électricité du réseau vient en relais. Dans cette installation, la présence de batteries n’est donc pas nécessaire puisqu’en cas d’insuffisance des panneaux, l’électricité du réseau est toujours disponible. Le tarif de rachat de l’électricité est fixé entre 7 et 10c€ par kWh.

3 Dans le deuxième cas, l’installation photovoltaïque est uniquement dédiée à la production d’électricité pour le réseau de distribution. La vente de la production est totale. Dans ce cas, la consommation électrique de la maison est uniquement alimentée par le réseau de distribution. Un compteur spécifique est installé par le réseau de distribution à la sortie de l’installation photovoltaïque pour que la production revendue soit comptabilisée. Le tarif d’achat de l’électricité par EDF est fixé par le gouvernement. Depuis le 10 Juillet 2006, le tarif est de 30 c€ par kilowattheure (kWh) pour des capteurs en sur-imposition, 55 c€ par kWh pour des capteurs intégrés à l’architecture du bâtiment. Le contrat avec EDF est signé pour 20 ans; Sachant qu’à partir du 1e juillet 2007 l ’ouverture à la concurrence de la distribution d’électricité en France sera effective, les tarifs vont certainement devoir évoluer. Les nouveaux intervenants auront sans doute des propositions à faire !

Attention : Toutes les installations doivent faire l’objet d’une demande en mairie préalable obligatoire (déclaration de travaux exemptée de permis) Selon les communes et les quartiers, les contraintes architecturales (site classé, bourg historique...) peuvent faire varier énormément les droits d’installation.