Comment fonctionne une installation photovoltaïque?

Les panneaux photovoltaïques utilisent l'énergie lumineuse du soleil pour produire de l'électricité. La quantité d'énergie disponible qui sera convertie en électricité dépend de la performance des panneaux utilisés, de l'orientation et de l'inclinaison de la toiture. Dans des conditions optimales d'ensoleillement,  1m² de panneaux photovoltaïques pourra produire environ 100 Kwh d'électricité.

 

L’effet photovoltaïque est obtenu par absorption des photons du soleil dans un matériau semi-conducteur. L’énergie solaire est transférée aux électrons des atomes du semi-conducteur qui vont avoir tendance à s ’échapper de leur position de repos en créant un « trou » à l’origine de la production d’un courant électrique dans un circuit électrique.


Une cellule photovoltaïque est une diode, formée de deux couches de matériaux de semi-conducteur dopées de sorte que l'une conduise les charges négatives et l’autre, les charges positives. (illustration 1)


 
Dans le cas de systèmes connectés au réseau, il est impératif de convertir le courant continu produit par le système photovoltaïque en un courant alternatif synchronisé avec le réseau. Pour effectuer cette conversion, on utilise un onduleur. A la sortie de l'onduleur, le courant alternatif produit passe dans le compteur de passage qui permet de comptabiliser la production d'électricité de l'installation. Le tout est ensuite raccordé au tableau électrique de l'habitation avant que la production non utilisée soit renvoyée vers le réseau. (illustration 2).

Le rendement optimum est obtenu pour une orientation sud avec une inclinaison de 35°. Dans cette position, un système d'une puissance d'1 kWc (+- 8m²) produit environ 850 kWh par an.

Contrairement aux panneaux thermiques, le rendement des panneaux photovoltaïques est affecté par l'augmentation de température.  Pour cette raison, ils sont le plus souvent posés en superposition de toiture pour permettre une circulation d'air tout autour des panneaux.

Les modules photovoltaïques sont très sensibles à l'ombrage.  A cause des connections électriques (en série) entre les cellules et entre les modules ceux-ci ne peuvent être occultés. la cellule la plus faible va déterminer et limiter la puissance des autres cellules. L'ombrage de la moitié d'une cellule ou de la moitié d'une rangée de cellule diminuera la puissance proportionnellement au pourcentage de la surface ombrée d'une cellule, dans ce cas de 50%. L'ombrage total d'une rangée de cellules peut réduire à zéro la puissance du module.