La performance des panneaux solaires est sans cesse améliorée. La puissance de ces unités de captage de rayons solaires croît au fil du temps. L’apparition de nouvelles technologies décuple les potentialités des panneaux solaires. Beaucoup de recherches s’effectuent pour l’amélioration du rendement. Le silicium seul ne règne plus en maître. Des composants plus écologiques intègrent désormais l’architecture des panneaux solaires.
De la découverte de l’effet photovoltaïque aux premières utilisations de panneaux solaires
Si l’on faisait un petit tour dans le passé ? Cela nous permettra de mieux apprécier les avancées technologiques en cours et ceux qui sont en développement. Reconnaissons-le, le chemin n’a pas été facile pour arriver au rendement que fournissent la majorité des panneaux solaires actuels, il a fallu 150 ans pour en arriver là.
Le nom que retient l’histoire comme étant à l’origine de la possibilité de produire de l’électricité à partir des rayons solaires est celui du physicien français Antoine Becquerel. En réalité, c’est son fils, Edmond Becquerel, qui, dans l’ombre de son père, présente les travaux surl’effet photovoltaïque à l’Académie des sciences.
L’essor des panneaux solaires a pris de l’ampleur dans les années 1950 avec la conquête de l’espace. Le satellite américain Vanguard 1 en était l’exemple. Équipé de 6 cellules photovoltaïques en silicium, il possédait une puissance de 1 W. Quelques décennies de recherche et développement plus tard ont permis à la Delaware University de mettre en place pour la première fois, dans les années 1980, une maison alimentée en énergie solaire. C’était la preuve que l’on peut tirer des avantages pratiques de l’effet photovoltaïque grâce aux panneaux solaires.
Démocratisation des panneaux solaires, portes ouvertes à l’émergence des panneaux de nouvelles générations
En évolution plus ou moins lente, ce n’est qu’à l’orée des années 2000 que les panneaux solaires se sont démocratisés. Une dizaine d’années après la disponibilité des panneaux solaires dans le commerce, c’est une prise de conscience mondiale sur les dangers que court l’environnement qui va intensifier la recherche sur ces dispositifs d’énergie renouvelable.
Les panneaux photovoltaïques gagnent désormais en puissance. Leur rendement progresse. Lespanneaux solaires monocristallins et polycristallins dominent le marché, car ils équipent la majorité des installations solaires. Ils sont prisés et permettent de faire des économies sur la facture d’électricité, de gaz ou de chauffage. Selon le dimensionnement et les équipements nécessaires, ils rendent autonome en électricité et vous pourrez même vendre la quantité d’électricité non consommée.
S’ils sont tant appréciés, c’est pour les avantages qu’ils procurent :
- Panneaux monocristallins : leur rendement varie de 16 à 24 % ;
- Modules polycristallins : ils offrent un rendement compris entre 14 et 18 %, mais coûtent moins cher ;
- Kits solaires thermiques : efficaces pour produire de l’eau chaude sanitaire ;
- Panneaux solaires amorphes ou à couche fine : faible rendement compris entre 4 et 7 %, modulable et peu onéreux…
Les panneaux solaires classiques en silicium semblent ne plus combler toutes les attentes face aux défis énergétiques. Les nouvelles technologies font recours à des composants et techniques qui démontrent des capacités prometteuses. Les panneaux photovoltaïques de nouvelles générations sont en phase de révolutionner la production d’énergie solaire.
Avancées technologiques : 5 panneaux solaires de nouvelle génération qui détonnent
Dans le domaine de l’énergie solaire, les panneaux de dernière génération font croire que des efforts sont faits pour rendre plus performants, écologiques et économiques les modules solaires. L’introduction de nouveaux matériaux avec de grandes capacités de conversion de l’énergie solaire en électricité témoigne des efforts considérables en recherche et développement. Le processus de fabrication de ces unités solaires devient beaucoup plus respectueux de l’environnement.
Modules solaires basés sur l’effet albédo
Imaginez-vous un panneau solaire capable de produire de l’électricité en se servant de sa surface interne et externe ? Ces panneaux à double-face fonctionnent selon un principe : l’effet albédo. Ce principe de l’albédo augmente leur rendement.Lepanneau biface capte les rayons solaires par sa surface avant comme tout autre panneau photovoltaïque. C’est la surface arrière qui subit l’effet albédo.
L’albédo s’appréhende comme la potentialité d’un corps quelconque à réfléchir les rayons solaires. Vous avez sans doute déjà remarqué que la surface d’une étendue d’eau réfléchit le rayonnement solaire. Il en est de même du sol, de la neige, d’un miroir ou de tout autre corps qui n’absorbe pas cette lumière solaire. Selon le principe albédo, plus une surface est claire, plus elle réfléchit les rayons solaires.
La surface arrière d’un panneau biface n’est pas exposée directement au soleil. Mais, le rayonnement solaire réfléchi par un sol désertique, un plan d’eau, un sol enneigé est capté grâce aux cellules photovoltaïques situées à l’arrière du panneau pour générer de l’électricité tout comme la face externe. Cette technologie biface améliore de façon significative le rendement et les panneaux photovoltaïques à double faces produisent plus d’électricité.
Panneaux solaires thermodynamiques
Les technologies avancées pour profiter du rayonnement solaire abondent. Les panneaux photovoltaïques à concentration en sont un exemple, leur principe de fonctionnement est relativement simple.
Des miroirs sont disposés de sorte à capter le rayonnement solaire et les rediriger vers une unité contenant de l’eau ou un liquide caloporteur. L’orientation optimale des miroirs induit une projection de fortes températures à l’endroit du liquide qui va se transformer en vapeur et actionner une turbine. Cette dernière entraîne le mouvement d’un alternateur pour la production d’énergie électrique.
L’avantage de cette technologie se base sur la concentration en chaleur au niveau du liquide caloporteur. Tant que sa température est élevée, elle produira une bonne qualité de vapeur et continuera de générer de l’énergie électrique. Les modules solaires thermodynamiques ou panneaux photovoltaïques à concentration pourront produire du courant quand les rayons solaires commencent à s’estomper et même après le coucher du soleil.
Kits solaires bi-verre
Comme le nom l’indique, ils sont dotés de 2 couches de verre qui encapsulent les cellules photovoltaïques. Cette encapsulation ne manque pas d’avoir des incidences positives sur ce genre de panneaux.
Les panneaux photovoltaïques bi-verre présentent 3 caractéristiques qui les distinguent des modules solaires classiques :
- Plus grande résistance à l’humidité, à des chocs physiques et à diverses intempéries ;
- Une durée de vie plus longue par rapport aux panneaux solaires photovoltaïques traditionnels ;
- Stabilité de la production d’énergie quand les températures montent à des degrés extrêmes.
Contrairement aux panneaux solaires équipés d’un film protecteur sur la face avant, les kits bi-verre encore appelés panneaux verre-verre continuent de produire une quantité appréciable d’énergie lorsque les températures s’élèvent de plus en plus. Du coup, leur rendement n’est pas altéré.
Une confusion se fait souvent entre les panneaux bi-verre et les panneaux bi-faciaux. Ils sont tous les deux encapsulés dans du verre. La différence fondamentale se base sur le fait que les panneaux bi-faciaux produisent de l’énergie électrique à partir des deux faces (interne et externe) tandis que les kits verre-verre n’en sont pas capables. D’une certaine manière, les panneaux bi-faciaux sont aussi des modules verre-verre, mais avec des capacités augmentées.
Panneaux solaires organiques
Le silicium demeure l’élément incontournable dans la fabrication des unités de captage des rayons solaires pour générer de l’électricité. À voir les avancées technologiques remarquables dans le secteur, des questions fusent quant à la place du silicium comme composant principal dans la fabrication des modules solaires de demain. L’avenir de l’énergie solaire se trouverait-il dans les matériaux organiques ?
En tout cas, le processus de fabrication de ces modules solaires organiques est plus respectueux de l’environnement. Cette technologie novatrice utilise des polymères d’origine végétale ou animale pour la fabrication de panneaux organiques. Le hic, c’est que le rendement de ces panneaux n’égale pas encore celui des panneaux classiques.
Seules quelques propriétés sont à son actif.
- Légèreté ;
- Flexibilité ;
- Facile à installer ;
- Résistance à l’humidité…
Si tous les aspects que l’on attendrait d’un panneau solaire avec une grande efficacité ne sont pas encore au rendez-vous, la situation s’explique par le fait que ces modules ne sont qu’à leur début. Le développement et la recherche se poursuivent pour en améliorer les caractéristiques.
Panneaux solaires transparents
Bientôt peut-être, votre baie vitrée se transformera en source d’alimentation en énergie électrique. Les panneaux solaires transparents ne sont plus à l’étape de prototypes. Cette avancée dans la production d’énergie électrique à partir du rayonnement solaire est prometteuse. Comment ces panneaux photovoltaïques innovants fonctionnent-ils ?
On encapsule des nanoparticules dans deux panneaux de verre transparent. Pendant que le rayonnement solaire est en contact avec la façade de verre, les nanoparticules captent l’énergie solaire qu’elles transmettent à des cellules photovoltaïques alignées sur les bordures du panneau. L’énergie électrique est ainsi produite.
La technologie relative aux panneaux solaires transparents n’est pas encore répandue. Les perspectives en recherche et développement donnent de bons présages quant au déploiement dans les années à venir. Au-delà de l’aspect écologique ou esthétique, ces panneaux solaires d’un nouveau genre serviront certainement dans un futur proche de fenêtres, portes, baie vitrée, brise-soleil… tout en produisant de l’électricité.