Modules photovoltaïques

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Types de modules photovoltaïques

Monocristallin

Le panneau monocristallin est connu pour être le module photovoltaïque haut de gamme. Ces modules sont facilement reconnaissables grâce aux cellules noires uniformes et aux bords arrondis. Le module monocristallin est appelé « mono » pour désigner le silicium monocristallin permettant aux électrons de générer un flux d'électricité. Étant donné que les cellules sont découpées en une seule source de silicium, le monocristallin est le type de module le plus efficace. Les modules monocristallins ont une puissance de sortie élevée atteignant des taux d'efficacité d'environ 20 %, ils occupent moins de place et durent le plus longtemps. Un autre avantage est qu’ils ont tendance à être moins affectés par les températures élevées. Bien que les modules soient efficaces, leur processus de fabrication est moins durable en raison de la création de plus de déchets que les alternatives. Cela augmente le coût de production, ce qui entraîne des coûts élevés pour l'utilisateur final.

Polycristallin

Les modules polycristallins sont constitués de plusieurs morceaux de silicium mélangés ensemble. Ce mélange dégage une couleur bleue due à la lumière réfléchie par les fragments de la cellule. Le panneau solaire polycristallin est construit à partir de fragments de silicium fondus formés en plaquettes. La fabrication est moins chère en raison de la consommation moindre d'énergie et de matériaux, ce qui entraîne un coût inférieur pour les utilisateurs finaux, créant ainsi un avantage de coût significatif par rapport aux modules monocristallins. Les modules polycristallins ont moins de liberté pour que l'électricité se déplace en raison des multiples cristaux dans chaque cellule, créant ainsi une efficacité inférieure à celle des modules monocristallins. Bien que l'efficacité soit moindre, la longévité de ce module est substantielle, dépassant les 25 ans d'utilisation. Les modules polycristallins sont leaders sur le marché car ils offrent le meilleur rapport qualité-prix ; ils coûtent deux fois moins cher qu'un module monocristallin tout en offrant des rendements proches de 15 %.

Couche mince

Si vous recherchez une option moins coûteuse, vous souhaiterez peut-être vous tourner vers les modules à couches minces. Ils sont légers et portables, ce qui les rend mieux utilisés pour les projets nécessitant moins d’énergie. Les modules à couches minces sont construits à partir d'une variété de matériaux. Ces cellules ne sont pas constituées de plaquettes de silicium solides, mais plutôt de silicium non cristallin placé sur du verre, du plastique ou du métal. Pour créer des modules à couches minces, les fabricants placent une couche de tellurure de cadmium entre des couches conductrices transparentes qui aident à capter la lumière du soleil. La technologie des couches minces est moins coûteuse à fabriquer, ce qui la rend plus rentable à plus grande échelle. Bien que ces panneaux soient les plus faciles à produire, ils ne conviennent pas aux installations résidentielles en raison de l’espace qu’ils nécessitent. Ils sont souvent utilisés pour des projets commerciaux et industriels avec le moins de restrictions d’espace.

Panneau solaire biface

Un panneau solaire biface peut capter la lumière du soleil à la fois à l’avant et à l’arrière du panneau. Souvent, les panneaux bifaciaux ont un dos transparent afin que la lumière du soleil puisse traverser le panneau, se refléter sur le sol et remonter vers les cellules solaires situées à l'arrière du panneau. Cela permet au panneau de produire plus d'électricité qu'un panneau solaire traditionnel. Les cellules solaires monocristallines sont principalement fabriquées avec des panneaux solaires bifaciaux, bien que certains panneaux bifaciaux polycristallins existent également.

Matériau des modules photovoltaïques

1. Cellule solaire photovoltaïque

Les cellules sont le composant principal et ont pour fonction de capter la lumière du soleil et de la convertir en électricité.

2. Vitre avant

Le verre frontal est la partie la plus lourde du module photovoltaïque et a pour fonction de protéger et d'assurer la robustesse de l'ensemble du module photovoltaïque, en maintenant une grande transparence. L'épaisseur de cette couche est généralement de 3,2 mm mais elle peut aller de 2 mm à 4 mm selon le type de verre choisi. Il est important de prêter attention à des caractéristiques telles que la qualité du durcissement, la transmission spectrale et la transmission de la lumière. Pour le photovoltaïque, certains verres spéciaux ont été étudiés avec un motif spécial sur leur surface garantissant un plus grand degré de piégeage de la lumière. Choisir soigneusement le verre, vérifier ces caractéristiques ou ajouter des couches antireflet, peut apporter une amélioration globale de l'efficacité du module.

3. Feuille arrière

Le terme backsheet désigne littéralement la feuille au verso. Il est fabriqué à partir d'un matériau plastique qui a pour fonction d'isoler électriquement, de protéger et de protéger les cellules photovoltaïques des intempéries et de l'humidité. Cette feuille particulière est généralement de couleur blanche et est vendue en rouleaux ou en feuilles. Il existe des versions particulières qui peuvent être différentes en épaisseur, en couleur et en présence de matériaux particuliers pour un meilleur blindage ou pour une résistance mécanique plus élevée.

4. Matériau d'encapsulation

L'un des matériaux les plus importants est l'encapsulant, qui agit comme un liant entre les différentes couches du panneau photovoltaïque. Le matériau le plus couramment utilisé comme agent d’encapsulation est l’EVA – éthylène-acétate de vinyle. C'est un polymère translucide vendu en rouleau. Il doit être découpé en tôles et déposé avant et après les cellules photovoltaïques. Lorsqu'il est soumis à un processus thermique de cuisson sous vide, ce polymère particulier devient semblable à un gel transparent et incorpore les cellules photovoltaïques. La qualité de ce processus, appelée laminage, garantit une durée de vie élevée au module lui-même, tandis que la qualité de l'encapsulant affecte la transmission de la lumière, la vitesse du processus et la résistance au jaunissement dû aux rayons UV.

5. Cadre

L'une des dernières pièces à assembler est le cadre. Il est normalement fabriqué en aluminium et a pour fonction d'assurer la robustesse et un couplage pratique et sûr au module photovoltaïque. Avec le cadre, une couche de mastic est également déposée autour des parois du panneau comme barrière contre l'humidité. À cette fin, le matériau le plus utilisé est le silicium, bien qu'un ruban d'étanchéité spécial soit parfois utilisé.
Pour des applications spéciales, des modules sans cadre ou des solutions plastiques spéciales sont également disponibles. Ces solutions impliquent généralement l'utilisation de supports collés sur la face arrière et de modules dotés de la technologie verre-verre.

6. Boîte de jonction

La boîte de jonction a pour fonction de faire sortir les connexions électriques du module PV. Elle contient les diodes de protection contre les ombres et les câbles pour le raccordement des panneaux sur le terrain. En choisissant la boîte de jonction, nous prêtons attention à la qualité du plastique, à la qualité de l'étanchéité, au type de connexion du ruban et à la qualité des diodes by-pass. Au cours de ces années, sont également nés des boîtiers dotés de diodes spéciales à faibles pertes ou intégrés à des micro-onduleurs. Le prix de ces solutions ne permet pas encore une diffusion massive, même si le potentiel est intéressant.