Panneau solaire monocristallin ou polycristallin, comment choisir ?

27 septembre 2019

Panneau solaire monocristallin ou polycristallin, comment choisir ?

Le panneau solaire se décline en plusieurs types. Les panneaux monocristallin et polycristallin sont les plus courants. Le panneau hybride ou à base de pérovskite est en phase de développement. À quoi tiennent leur différence ? Le rendement du panneau solaire est un premier critère de différenciation. Le panneau monocristallin a un meilleur rendement que le panneau polycristallin. Celui du panneau hybride est supérieur, mais en laboratoire.

La technologie de fabrication ensuite. Les panneaux monocristallins et polycristallins sont à base de silicium. Ils sont fabriqués à partir de tranches (wafers). Le panneau photovoltaïque en pérovskite est à base de couches minces. Il existe aussi des cellules appelées « tandem » qui sont une combinaison de monocristallin et de pérovskite. Les premiers sont plutôt rigides. Le second est souple et léger. Quant au troisième il tient plus du panneau monocristallin concernant sa flexibilité.

Leurs coûts de fabrication ne sont pas les mêmes. Le panneau monocristallin est le plus cher. La différence la plus visible reste esthétique. Le panneau monocristallin est noir ou gris foncé uniforme. Le panneau polycristallin est bleu pailleté. Comment choisir entre panneau solaire monocristallin ou polycristallin ? Suivez le guide.

Fabrication d’un panneau solaire

Les deux technologies ont la même méthode de production. La matière première utilisée est le silicium.
Ce silicium est fondu à haute température (1450 °C) dans un creuset. Il est dans le même temps travaillé pour former des lingots. Ceux-ci sont de section carrée ou ronde. C’est ici que la différence entre monocristallin et polycristallin se produit.

Lorsque la matière première forme en un seul cristal, on parle de monocristallin. Il est produit par la rotation du creuset. On parle de polycristallin pour une méthode par mélange. Plusieurs cristaux de silicium sont alors placés dans même un moule carré.

Dans cette étape de fusion, le silicium subit un dopage. Le plus souvent il est fait à base de Bore. Les cellules photovoltaïques ont ainsi la capacité de capter les électrons des rayons solaires. Elles peuvent alors produire l’électricité.

Les lingots sont ensuite découpés en fines tranches, les wafers. Ceux-ci sont recouverts d’une grille collectrice aussi appelées ligne de métallisation. Un conducteur est déposé en ligne sur la face avant ou arrière d’une cellule photovoltaïque. Il est destiné à collecter le courant électrique produit dans la cellule.

Les panneaux sont ensuite dotés d’une face avant transparente (en verre). Un encapsulant (EVA) est réalisé, pour protéger les cellules photovoltaïques. Un capot arrière en Tedlar vient fermer le dispositif. L’ossature est le cadre qui maintient l’ensemble.

Les panneaux solaires monocristallins

Visuellement d’abord, les cellules monocristallines sont de couleur bleu sombre unie. L’aspect du panneau est tout de suite reconnaissable. Il est monochrome, souvent gris foncé ou noir. L’esthétique peut avoir son importance lorsqu’il est implanté sur un toit. Il en va de même s’il est placé sur un équipement électrique ou électronique destiné à être placé en pleine nature. Son rendement est compris entre 18 et 21 % pour des cellules monocristallines et jusqu’à 24% pour les cellules PERC à deux faces. Cela signifie que 18 à 21 % de la lumière du soleil captée est productive.

C’est seulement cette partie qui produit l’électricité. Le reste n’est pas capté par les cellules.

Certains panneaux monocristallins sont dits à haut rendement. Ils atteignent 24 % lorsqu’ils sont à cellules PERC monocristallines et à construction en module bifacial. Dans ce cas, la face arrière fait usage de la lumière réfléchie et de la lumière diffuse pour générer de l’électricité, en plus de la production classique par la face avant. La qualité du panneau est soignée.

Le panneau monocristallin est productif même avec une lumière incidente. Sa plage de production est large. Il démarre tôt le matin et s’arrête tard le soir. Il se satisfait d’un soleil rasant. Il est conseillé dans les régions plutôt tempérées ou froides. Il est équipé de circuits électronique et électrique. Un onduleur transforme le courant continu qu’il produit en courant alternatif. Le courant continu peut aussi être utilisé directement. Dans ce cas, un mppt ou optimiseur solaire remplace l’onduleur.

crédit photo Markit IMH

Les panneaux solaires polycristallins

Les panneaux polycristallins sont d’aspect bleuté. C’est probablement l’effet pailleté qui est le plus notable dans leur esthétique. Leur couleur, plus claire que celle du panneau monocristallin, a un impact technique. Ils sont légèrement moins productifs, parce que la couleur réfléchit plus la lumière.

Leur rendement est de 14 à 18 %. En revanche, leur productivité est meilleure dans les zones très ensoleillées. Les DOM, TOM, et régions proches de l’équateur en font partie. La production d’électricité démarre plus tard dans la journée.

Leur coût de production est inférieur à celui du panneau monocristallin. Le prix de vente au panneau est alors plus intéressant. Ses performances sont proches de son cousin monocristallin. Il est souvent préféré pour les installations au sol. En effet, celles-ci sont moins limitées.

Du fait de la structure carrée des cellules, son agencement est facilité. Les pertes de surface de captage sont moins importantes en cas de découpe. Le panneau est aussi équipé d’un onduleur ou bien d’un mppt ou optimiseur solaire.

Le futur : les cellules solaires hybrides ou pérovskites

La technologie hybride ou pérovskite suscite l’enthousiasme des scientifiques et des investisseurs. Elle permet de produire des panneaux solaires à base de couches minces.

La pérovskite est un hybride de plomb et d’étain. La technologie est hybride parce qu’elle est composée d’éléments organiques et inorganiques.
Sur le plan des applications commerciales, elle a des avantages intéressants. Les couches minces sont flexibles, semi-transparentes, légères, adaptables.
Elles peuvent s’installer facilement, sur tout type de support. Coque de bateau, poteau, toit de camping-car sont des supports envisagés. Les coûts de production sont moins élevés que ceux des panneaux au silicium.

Le rendement maximal obtenu en laboratoire est de 37 %. La combinaison d’une cellule à pérovskite avec une autre technologie, typiquement le silicium, permet d’obtenir une cellule avec un rendement plus élevé. On parle de cellule « tamdem » Les cellules tandem combinant des cellules solaires en pérovskite et en silicium sont prometteuses pour atteindre des rendements de conversion de puissance supérieurs à 30 % à des coûts raisonnables.

La cellule peut produire de l’énergie à partir d’éclairage artificiel. Une faible luminosité lui suffit. Dans une configuration en tandem, la pérovskite est complémentaire au silicium : elle convertit avec plus d’efficacité les radiations bleues et vertes du spectre solaire, et le silicium les radiations rouges et infra-rouges. « En les combinant, nous pouvons maximiser l’utilisation du spectre solaire et augmenter la puissance générée. Quels sont ses inconvénients ? La durée de vie est plus courte. L’encapsulage des cellules est compliqué parce qu’elles sont sensibles à l’humidité. Des interrogations sur la toxicité de la pérovskite sont également exprimées.

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