Électricité solaire : comment fonctionnent les panneaux photovoltaïques ? Tuto !

Les panneaux photovoltaïques sont devenus une solution incontournable pour produire de l'électricité propre et renouvelable à partir de la lumière du soleil. 

Dans cet article, nous vous expliquerons en détail le fonctionnement de ces panneaux et vous guiderons à travers le processus d’installation. 

Préparez-vous à devenir un expert de l’énergie solaire !

 

Comprendre le principe de base

Le principe de base des panneaux photovoltaïques repose sur l’exploitation de l’effet photovoltaïque

Cet effet est une réaction qui se produit lorsque les photons de la lumière solaire frappent les cellules photovoltaïques présentes dans le panneau. 

Ces cellules sont généralement fabriquées à partir de silicium, un matériau semi-conducteur.

Lorsque les photons, qui sont des particules de lumière, interagissent avec les atomes du matériau semi-conducteur, ils transfèrent leur énergie aux électrons présents dans les atomes. 

Ce transfert d’énergie libère les électrons de leur position, créant ainsi des électrons libres et des trous électroniques (des emplacements vides laissés par les électrons). Cet état est souvent appelé “paire électron-trou”.

Les électrons libres ont tendance à se déplacer vers les régions du matériau où il y a des trous électroniques, créant ainsi un déséquilibre de charges électriques

C’est ce déséquilibre qui génère un courant électrique à l’intérieur de la cellule photovoltaïque. 

Les fils métalliques connectés aux cellules captent ce courant et le dirigent vers un circuit électrique externe.

 

Processus de conversion

Le processus de conversion au sein des panneaux photovoltaïques est fondamental pour transformer l’énergie lumineuse du soleil en électricité utilisable. Voici les différentes étapes de ce processus : 

 

  • Absorption des photons : Lorsque la lumière solaire, composée de photons, frappe la surface des cellules photovoltaïques, elle transfère son énergie aux électrons des atomes du matériau semi-conducteur.
  • Création de paires électron-trou : L’énergie des photons libère les électrons de leur orbite autour des noyaux atomiques, créant ainsi des électrons libres et des “trous” électroniques dans le matériau. 

Cette création de paires électron-trou génère un déséquilibre de charges électriques.

  • Migration des charges : Les électrons libres et les trous ont une tendance naturelle à se déplacer vers des régions où les charges opposées sont présentes. 
  • Les électrons migrent vers les trous, ce qui provoque un déplacement de charges électriques à travers le matériau.
  • Création d’un courant électrique : La migration des charges crée un courant électrique à l’intérieur du matériau semi-conducteur. 

Ce courant électrique résultant est composé d’électrons en mouvement, et il est capturé par des fils conducteurs intégrés aux cellules photovoltaïques.

  • Capture et utilisation du courant : Les fils conducteurs collectent le courant électrique généré par les cellules photovoltaïques. 
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Ce courant, qui est initialement en courant continu (CC), peut ensuite être utilisé pour alimenter des appareils domestiques ou être converti en courant alternatif (CA) à l’aide d’un onduleur pour être compatible avec le réseau électrique.

 

Onduleur : conversion du courant continu en courant alternatif

L’onduleur joue un rôle essentiel dans les systèmes solaires photovoltaïques en convertissant le courant continu (CC) produit par les panneaux solaires en courant alternatif (CA), qui est le type de courant utilisé dans nos foyers et sur le réseau électrique. 

Cette conversion est nécessaire, car la plupart des appareils électriques fonctionnent en utilisant du courant alternatif.

Le processus de conversion est le suivant :

 

  1. Réception du courant continu : Le courant continu produit par les cellules photovoltaïques est généralement à une tension et une fréquence spécifiques.

 

Ce courant est continu, c’est-à-dire que la direction du flux des électrons ne change pas.

 

  1. Transformation en courant alternatif : L’onduleur prend le courant continu en entrée et le transforme en courant alternatif à une tension et une fréquence appropriées pour l’alimentation électrique domestique. 

 

Pour ce faire, l’onduleur utilise des composants électroniques tels que des transistors et des circuits de commutation pour inverser la direction du courant à intervalles réguliers, créant ainsi un courant alternant entre positif et négatif.

 

  1. Synchronisation avec le réseau électrique : Lorsque l’onduleur convertit le courant continu en courant alternatif, il veille également à synchroniser ce courant alternatif avec le réseau électrique existant. 

 

Cette synchronisation est cruciale pour éviter toute interférence ou perturbation du réseau.

 

  1. Injection sur le réseau : Une fois que le courant alternatif est correctement synchronisé, l’onduleur injecte cette énergie sur le réseau électrique domestique ou sur le réseau public, selon le type de système solaire installé. 

 

L’électricité produite peut être consommée immédiatement par les appareils domestiques ou être distribuée à d’autres utilisateurs du réseau.

 

Mesure et suivi de la production

La mesure et le suivi de la production d’électricité sont des aspects clés pour évaluer l’efficacité et la performance d’un système solaire photovoltaïque. 

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Ces systèmes de surveillance permettent de recueillir des données en temps réel sur la quantité d’énergie solaire générée et consommée. Voici comment cela fonctionne :

 

  1. Compteurs de production : Les compteurs de production sont installés pour mesurer la quantité totale d’électricité générée par les panneaux photovoltaïques. 

 

Ces compteurs enregistrent la production d’électricité en kilowattheures (kWh), ce qui permet de suivre précisément la contribution des panneaux solaires à la production d’énergie.

 

  1. Surveillance en temps réel : Les systèmes de surveillance offrent une visualisation en temps réel de la production d’électricité. 

 

Grâce à des interfaces web ou des applications mobiles, les propriétaires peuvent suivre l’évolution de la production d’énergie minute par minute, heure par heure et jour par jour.

 

  1. Analyse des données : Les données collectées par les systèmes de surveillance sont souvent présentées sous forme de graphiques et de tableaux.

 

Ces informations permettent aux utilisateurs de comprendre les schémas de production en fonction des variations de l’ensoleillement, des saisons et d’autres facteurs.

 

  1. Détection de problèmes : Les systèmes de surveillance peuvent également détecter les problèmes potentiels du système, tels que des panneaux défectueux ou des câbles endommagés. 

 

En identifiant rapidement ces problèmes, les propriétaires peuvent prendre des mesures correctives pour maximiser la production d’électricité.

 

  1. Optimisation de la performance : En comprenant les modèles de production d’énergie, les propriétaires peuvent optimiser l’efficacité de leur système solaire. 

 

Par exemple, ils peuvent ajuster l’angle des panneaux ou effectuer un nettoyage périodique pour garantir que les panneaux sont exposés à la lumière solaire de manière optimale.

 

  1. Gestion de la consommation : Certains systèmes de surveillance offrent également la possibilité de surveiller la consommation d’énergie de la maison

 

En comparant la production d’électricité à la consommation, les utilisateurs peuvent évaluer leur degré d’indépendance énergétique vis-à-vis du réseau électrique.

Les panneaux photovoltaïques offrent une solution écologique et économique pour générer de l’électricité. 

En comprenant le processus de conversion de l’énergie solaire en électricité, ainsi que les étapes d’installation, vous êtes désormais prêt à franchir le pas vers une utilisation plus durable et responsable de l’énergie.

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