Grâce aux progrès réalisés dans le domaine du photovoltaïque, l’efficacité des panneaux solaires photovoltaïques a considérablement augmenté ces dernières années. Aujourd’hui, le coefficient de conversion des panneaux dépasse largement les 20 %, contre 15 % ces dernières années. En raison de l’amélioration du rendement, la puissance nominale des panneaux de taille standard est passée de 250W à 370W.
Par conséquent, les panneaux solaires thermiques sont désormais un choix beaucoup plus pratique d’installation pour alimenter les foyers et les entreprises en électricité. Avec les améliorations continues de l’efficacité, les panneaux solaires deviendront bientôt la principale source d’électricité pour de nombreuses personnes dans le monde entier.
Lorsque vous choisissez des panneaux solaires lors d’une installation pour votre maison, l’un des éléments les plus importants à prendre en compte est l’efficacité des panneaux solaires et le choix du kit solaire. L’efficacité des panneaux solaires est calculée à partir de l’efficacité des cellules photovoltaïques, qui dépend du type de silicium et de la conception des cellules, ainsi que de l’efficacité globale du panneau. Voici quelques conseils pour vous aider à choisir les panneaux solaires ou le kit solaire les plus efficaces sur le plan énergétique pour votre maison.
Quelle est l’importance de l’efficacité des panneaux solaires ?
Le mot « efficacité » est couramment utilisé. Un panneau qui est marginalement plus efficace n’est pas automatiquement synonyme de meilleure qualité. De nombreuses personnes recherchent l’efficacité avant tout lorsqu’il s’agit de panneaux solaires, mais l’aspect le plus important est la performance réelle, la durabilité, le service du fabricant ainsi que les conditions de garantie.
Le rendement par rapport à la surface
Les panneaux solaires à haut rendement sont un excellent choix pour quiconque cherche à minimiser la surface de toit nécessaire à son système solaire. Les panneaux plus efficaces produisent plus d’électricité par mètre carré, ce qui nécessite moins de surface totale pour produire la même quantité d’électricité. Ce système, qui permet d’utiliser une plus grande capacité, est idéal pour les toits dont l’espace est limité.
En outre, les panneaux à meilleur rendement sont souvent plus coûteux que leurs équivalents à faible rendement. Toutefois, ce coût plus élevé est souvent compensé par la réduction de la surface du toit, ce qui en fait un excellent choix pour les personnes qui cherchent à optimiser leur retour sur investissement.
La rapidité de la rentabilité des investissements solaires
Selon une étude rigoureuse sur leur durée de vie, les panneaux solaires à base de silicium remboursent l’énergie qu’ils contiennent en 2 ans. Toutefois, depuis que le rendement a dépassé 20 % dans de nombreux endroits, les périodes de remboursement des panneaux solaires sont passées à moins de 2 ans.
L’efficacité peut également améliorer le rendement d’un système solaire. En effet, cela permet de produire davantage d’électricité tout au long de la durée de vie d’un panneau solaire pour récupérer plus rapidement l’investissement initial.
Les panneaux solaires fonctionnent efficacement en cas d’extrême efficacité, en particulier si les cellules en silicium de type N de meilleure qualité présentent un coefficient de température et une détérioration de la puissance réduits dans le temps. Les fabricants offrent parfois des garanties qui assurent 90 % ou plus de la puissance résiduelle après plus de 20 ans de service.
L’utilisation optimale de l’installation solaire en situation réelle
De nombreuses variables externes influencent l’efficacité des panneaux solaires. Ces variables peuvent avoir un impact sur l’efficacité des panneaux solaires et les performances du système en fonction des conditions climatiques locales. L’efficacité des panneaux solaires est affectée par des éléments tels que l’irradiation, l’ombre, l’orientation des panneaux, la température, l’emplacement, la période de l’année, ainsi que la saleté et la poussière. Les paramètres les plus importants dans une application réelle sont l’irradiation, l’ombre et la température.
Le rayonnement solaire peut être calculé en W/m2 (watts / mètre carré) et est affecté par des phénomènes atmosphériques tels que les nuages et la pollution, ainsi que par la latitude et la saison de l’année. La puissance produite est relativement faible lorsqu’un panneau est complètement ombragé. Toutefois, un ombrage partiel peut avoir une influence substantielle sur l’efficacité du système, et pas seulement sur celle du panneau.
La température et son efficacité
La capacité de puissance d’un panneau solaire est mesurée en watts et se base sur la température des cellules de 25 degrés Celsius pour un rayonnement de 1000W/m2 dans des conditions de test standard. Dans la pratique, cependant, la température des cellules est bien supérieure à 25 degrés Celsius en fonction de la vitesse du vent, de l’air ambiant, de l’heure de la journée et de la quantité de rayonnement solaire (W/m2).
Par temps ensoleillé, la température interne de la cellule est comprise entre 20 et 30 degrés Celsius par rapport à la température de l’air environnant. Cela entraîne une perte de 8 à 15 % de la production d’électricité globale. La plupart des fabricants utilisent la puissance nominale dans des conditions NOCT pour donner une indication réelle des résultats du panneau solaire.
Le rendement d’un kit solaire par rapport à la taille du panneau
La capacité de puissance d’un panneau solaire est obtenue par la division de la valeur de sa puissance nominale par la surface totale du panneau. Cependant, comme les panneaux plus grands utilisent des cellules solaires de plus grande taille, la surface des cellules et l’efficacité augmentent. La plupart des systèmes domestiques continuent d’utiliser des panneaux à 60 cellules avec des côtés de 15 centimètres , tandis que les systèmes professionnels utilisent des panneaux à 72 cellules.
Une tendance industrielle inédite est apparue, qui utilise des panneaux plus grands construits autour de cellules plus grandes, augmentant ainsi l’efficacité et la production de 600W. Cette nouvelle tendance est excellente car elle suggère que les panneaux solaires deviennent plus efficaces, ce qui est merveilleux pour l’avenir de l’énergie solaire.
Le coût et rendement des cellules solaires les plus efficaces
Les économies réalisées sur un panneau solaire sont principalement déterminées par son taux de rendement. Plus le rendement est élevé, plus le coût est élevé et plus les économies par kilowattheure sont importantes. Étant donné que les panneaux solaires particulièrement efficaces dotés de cellules de type N peuvent être assez chers, vous devrez peut-être choisir un endroit où l’espace de montage est assez réduit si le prix est votre principale préoccupation.
En raison des taux plus faibles de détérioration induite par la lumière, les panneaux solaires à haut rendement dotés de cellules de type N sont presque toujours plus performants et survivent plus longtemps que les cellules de type P. Par conséquent, la dépense supplémentaire se justifie généralement à long terme.
Le degré d’efficacité des panneaux solaires
L’équation de conversion solaire et les conditions d’essai typiques avec la température de cellule de 25 degrés Celsius, une masse d’air de 1,5 et une irradiation solaire de 1000 W/m2 sont utilisées pour calculer le rendement du panneau solaire. La puissance nominale maximale aux conditions d’essai typiques est divisée en mètres carrés par sa surface totale pour calculer l’efficacité d’un panneau.
La température, l’intensité lumineuse, le type de cellule et la connectivité des cellules ont tous un impact sur l’efficacité du panneau. De manière surprenante, la couleur de la toile de fond protectrice influence le résultat. Bien que la feuille de fond d’un matelas noir semble plus agréable visuellement, elle absorbe davantage de chaleur, ce qui conduit à une température et une résistance plus élevées des cellules. Cela réduit quelque peu l’efficacité totale de la conversion.
D’après les recherches, les cellules IBC avancées sont donc la technologie de panneau solaire la plus efficace, suivies par les cellules à hétérojonction, les cellules PERC, les cellules à bardeaux et les cellules monocellulaires de 60 cellules. Les panneaux polycristallins à 60 cellules sont souvent les moins efficaces et aussi les moins chers.
Le taux d’efficacité des cellules solaires
La présence ou l’absence d’une couche de silicium de type N ou de type P, ainsi que le type de substrat utilisé, influent sur le rendement des cellules. Le facteur de remplissage d’une cellule photovoltaïque est le meilleur rendement de conversion à la tension et au courant de fonctionnement optimaux, également appelé rendement de la cellule. L’architecture de la cellule a une influence considérable sur le rendement du panneau. De plus, la conception des barres omnibus, le type de silicium et le processus de passivation sont autant de considérations critiques.
En raison de la propreté du substrat de silicium de type N et de l’absence de pertes dues à l’ombrage des barres omnibus, les panneaux solaires les plus efficaces (20 à 22 %) sont désormais constitués de cellules IBC à coût élevé. Les panneaux construits à l’aide des cellules solaires PERC monocristallines les plus modernes et de cellules solaires à hétérojonction plus sophistiquées, en revanche, ont atteint des niveaux d’efficacité supérieurs à 20 %.
Notez aussi que les tuiles solaires plutôt qu’une grosse installation solaire sont de plus en plus utilisées (notamment grâce à la mise en avant de ce produit par Tesla par exemple).