PANNEAUX SOLAIRES
Quel est le cycle de production d’un panneau solaire ?
Les modules photovoltaïques sont considérés comme double vert:
1. Ils produisent de l’énergie verte et renouvelable
2. Ils peuvent être recyclés
3. à la fin de sa vie, chaque panneau a la possibilité d'être recyclé au95%bien qu'aujourd'hui les coûts soient plus élevés que leur fabrication à nouveau, notamment dans le processus de séparation des cellules solaires de l'encapsulant. L'organisation PV Cycle est chargée de promouvoir le recyclage des panneaux dans l'industrie à travers la recherche d'améliorations des processus
4. Environ entre2 et 2,5 ansafin que le module produise la même énergie que celle utilisée pour le fabriquer (TRE).
Comment est fabriqué un panneau solaire ?
Comme le montre l'image, dans la première phase, nous avons du silicium chimique d'une pureté de 99,9 %.
Ce silicium est fondu pour devenir un lingot monocristallin ou polycristallin selon la vitesse du processus de cristallisation. Les lingots polycristallins sont le résultat d’un processus de cristallisation plus rapide et plus incontrôlé que les lingots monocristallins. Ils ont des performances élevées en lumière diffuse mais les performances globales du panneau polycristallin sont inférieures à celles du panneau monocristallin. Les lingots monocristallins peuvent être de type P ou de type N selon le dopage appliqué au silicium.
Une fois le lingot obtenu, il est découpé, obtenant ainsi des plaquettes. Il existe différentes tailles de plaquettes mais il faut tenir compte du fait que moins le panneau en possède, moins il y aura de chute de tension.
Cette plaquette est ensuite soumise à des traitements chimiques de surface afin d'augmenter ses performances :
• Traitements antireflet (AR)
• Couches supplémentaires telles que la technologie PERC pour que la cellule absorbe la lumière ultraviolette
• Divisez les cellules de manière à ce que si une partie de la cellule est endommagée (Cellule chaude) n'affecte pas le fonctionnement du reste.
• Doigt mince
Une fois les cellules terminées, nous passons à la construction des panneaux. Généralement, 60 ou 72 cellules sont utilisées par panneau. Si les cellules sont divisées, cela donne 120 ou 144 cellules divisées.
Enfin, le système complet est réalisé, avec tous les panneaux nécessaires à l'installation, ainsi que le matériel de support et le câblage.
Quel est le coût du processus de production d’un système solaire ?
L'obtention du silicium, son processus de fusion et sa cristallisation ultérieure pour obtenir le lingot constituent 20 % du coût total de la chaîne de formation.
Les procédés chimiques appliqués pour créer les cellules et assembler le panneau contribuent à 30 % du coût total.
Les 50% restants du coût sont l'intégration du système, l'assemblage des panneaux sur les structures porteuses, leur connexion et leur positionnement correct.
C’est pourquoi l’avantage compétitif réside dans cette dernière étape, puisque la création du panneau solaire a déjà un coût compétitif.
Quels types de cellules existe-t-il ?
Il existe différents types de cellules selon la forme et les traitements appliqués. Trois types de cellules peuvent être classés : Polycristallins à contact frontal : ces cellules se différencient par des coins droits et des rendements cellulaires compris entre 14 et 16 %. Si le traitement PERC (Passive Emiter Rear Cell) est appliqué, les doigts divisés ou minces peuvent atteindre une efficacité de 18 à 20 %
> Monocristallin à contact frontal : ces cellules se différencient par des coins droits et des efficacités cellulaires comprises entre 15 et 17 %. Si le traitement PERC (Passive Emiter Rear Cell) est appliqué, les cellules divisées et les doigts minces peuvent atteindre des efficacités de 19 à 23
Monocristallin à contact arrière : ces cellules se différencient par des coins droits et sans doigts avant, elles ont des efficacités cellulaires comprises entre 15 et 17 %. Si le traitement PERC (Passive Emiter Rear Cell) est appliqué, les cellules divisées et les doigts minces peuvent atteindre une efficacité de 21 à 24 %
De quoi dépend l’efficacité d’une cellule solaire ?
L’efficacité d’une cellule solaire et in fine du panneau photovoltaïque dépend principalement de 3 facteurs :
- Réponse spectrale – capacité à capter la plus large gamme de longueurs d'onde du rayonnement solaire. Par exemple, la technologie PERC (Cellule arrière d'émetteur passif)Il permet de capturer les zones bleues du spectre.
- Capacité à réduire les pertes de chaleur lors de la circulation du courant à travers les cellules. Par exemple réduction de la section du doigt
- Réduction de la recombinaison électronique, par exemple avec une cellule arrière cuivrée ou une réduction de la taille des cellules (Split cell) ou une texturation du silicium
Quelles sont les différences entre le silicium plat et le silicium texturé ?
Si du silicium plat est utilisé pour les modules, la lumière incidente (I) frappe la surface avec une réflexion R. R varie de 0 à 1. La lumière réfléchie par la surface (RI) est réfléchie avec le même angle qu'elle frappe. Au contraire, sur une surface rugueuse, la lumière réfléchie (RI) peut à nouveau impacter la surface du silicium, réduisant ainsi la réflexion R2I.
Quelles sont les principales innovations dans la fabrication de cellules/panneaux au cours des 2 dernières années ?
Ces dernières années, différentes technologies ont été appliquées aux cellules solaires afin d’augmenter les performances du panneau solaire. Les plus notables sont :
Cellule divisée : les panneaux de 72 cellules deviennent 144 cellules lorsqu'ils sont divisés en deux. Cette nouvelle configuration signifie que le courant qui circule dans chaque cellule individuelle est réduit de moitié, ce qui réduit les pertes de chaleur dans chaque cellule. Cela permet à l'ensemble du panneau de fonctionner à une température plus basse, ce qui augmente ses performances. Cette nouvelle configuration augmente les performances du panneau d'environ 1%.
Barre multibus : Les panneaux/cellules de contacts avant les plus simples ont 2 barres omnibus (conducteurs) par cellule qui sont chargées de collecter les électrons pour les conduire vers la sortie du panneau. Actuellement, chaque cellule possède 4 barres omnibus ou plus, ce qui réduit la recombinaison électronique puisque la distance parcourue par les électrons est plus courte. Cette technologie permet de capturer les photons et de réduire la résistance série du panneau. De plus, il augmente l'efficacité du panneau de 1,5%-2% Technologie PERC (Passive Emitter Rear Cell) : Elle consiste en une passivation/revêtement sur la partie arrière de la cellule qui permet de capter les photons de l'aspect bleu du rayonnement solaire. Le PERC agit comme un miroir et est capable de réintroduire dans la cellule les photons qui traverseraient le silicium. Ainsi, de nombreux panneaux anciens sont bleus puisque c’est la seule couleur visible à l’œil non capturée par la cellule. La technologie PERC augmente les performances de 1 à 3 %.
Quelle est la structure d'un panneau solaire ?
Les panneaux solaires en silicium, quelle que soit la technologie cellulaire qu'ils utilisent, ont le même schéma de construction qu'indiqué ci-dessous :
Verre ou cristal : Elément structurel du panneau à travers lequel passent les photons vers la matrice cellulaire. Les cristaux pour panneaux solaires sont :
R. Fabriqué en verre trempé pour obtenir une plus grande résistance mécanique, notamment aux chocs et à la flexion. Ils sont pauvres en Fe (fer) pour éviter les pertes de chaleur
B. Ils sont traités avec une couche antireflet (revêtement AR) pour réduire le coefficient de réflexion et augmenter la réfraction des photons. Le traitement du verre augmente l'efficacité du panneau de 3 à 5 %.
Tableau de cellules : Les cellules sont interconnectées entre elles grâce au soudage des « barres omnibus ». Le matériau utilisé est un alliage léger généralement constitué d'argent ou de plomb avec de l'étain (Sn60Pb40 ou Sn96Ag4). Il s’agit d’un processus délicat et une pression excessive sur les contacts ou un apport de chaleur excessif peuvent provoquer des fissures.
EVE: L'acronyme de « Ethyl vinyl acetate » est un polymère thermoplastique à haut degré de transparence, doté d'une grande flexibilité et de bonnes propriétés mécaniques pour l'intégration de cellules photovoltaïques. L'EVA est le principal facteur dans la fabrication de panneaux solaires qui affecte le PID (Power Induced Degradation) en raison de la perte d'isolation électrique au fil du temps.
TED : C’est ainsi que l’on appelle communément le fluorure de polyvinyle (PVF). Il s’agit d’une résine adhésive qui offre un équilibre optimal entre durabilité, résistance à l’usure et à l’eau ainsi qu’une haute résistance au feu.
RTV: Acronyme de « Room Temperature Vulcanization » silicium. Il s'agit d'un adhésif polymère très utilisé dans l'industrie pour fixer la boîte de jonction au TEDLAR. L'intérêt de ce matériau réside dans sa grande compatibilité adhésive avec le PVF et son faible coût.
J-boxLa boîte de raccordement est lainterfaceentre le système de cellules photovoltaïques et le système électrique. Les câbles électriques en sortent pour relier les modules consécutifs d'une série ou «chaîne". La boîte comporte un certain nombre dediodes(selon la morphologie du module)qui servent d'éléments deprotectionetoptimisation énergétique.
En quoi les panneaux solaires bifaces sont-ils différents ?
Il est important de souligner que les panneaux bifaciaux NE comportent PAS deux fois plus de cellules que les panneaux monofaciaux. Il s'agit du même panneau avec deux différences fondamentales :
- Le backsheet ou Tedlar est remplacé par une couche de Tedlar transparent ou par un autre cristal(panneau solaire verre-verre)
- Les cellules sont connectées des deux côtés. Les bus en fer blanc circulent à l'avant et à l'arrière du panneau solaire afin de collecter les électrons générés des deux côtés.
En quoi les cellules monocristallines et polycristallines sont-elles différentes ?
Les cellules monocristallines fonctionnent mieux sous rayonnement direct. Les polycristallins fonctionnent mieux dans des conditions de rayonnement diffus.
Pourquoi les panneaux solaires de puissances différentes ont-ils la même fiche technique ?
Parce que c'est luimême panneauavec des pouvoirs différents. Chaque cellule est classée selon sa puissance paressai éclair. Ils sont regroupés par catégories pour donner différentes familles de pouvoir .