Tout savoir sur la fabrication d’un panneau solaire
Le panneau solaire est l’élément essentiel pour transformer les rayons du soleil en électricité. Connaissant une évolution fulgurante, la production solaire a augmenté de 11,1 % entre 2019 et 2020. Avec le prix actuel de l’électricité, de plus en plus de foyers se tournent vers les panneaux photovoltaïques.
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Dans cet article, vous allez découvrir tout ce qu’il faut savoir sur la fabrication d’un panneau solaire.
La composition d’un panneau solaire
Un panneau solaire est composé de plusieurs éléments, tels que :
- Le cadre en aluminium,
- Le joint d’étanchéité en caoutchouc,
- La couche EVA,
- La matrice cellulaire, constituée de cellules solaires, de diodes by-pass et de la grille conductrice,
- La feuille de fond en PVF,
- Le boîtier de jonction
- Les câbles de sorties,
- Les connecteurs MC4
Les étapes de conception d’un panneau
L’extraction du silicium
Un panneau solaire abrite une multitude de cellules photovoltaïques. Ces dernières sont créées à partir de la matière première qu’est le silicium. Considéré comme le deuxième élément le plus abondant sur terre, le silicium compose 28 % de l’écorce terrestre. Toutefois, le silicium n’est pas visible à l’état pur, mais il est extrait à partir d’autres matières, comme le sable ou bien le quartz.
Très abondant en Chine, ce matériau propulse le pays à la tête de la production de silicium dans le monde. En effet, la Chine produit 71 % du silicium employé dans les différents domaines d’application.
La transformation du silicium
Sachant que le silicium est obtenu à partir d’un procédé métallurgique appelé carboréduction. En effet, le sable et les morceaux de quartz sont chauffés à une température de 3 000°, pour ensuite être purifiés à 99,99 %.
La carboréduction produit des cristaux de silicium qui sont encore inutilisables pour le moment. Ces derniers doivent être transformés en lingots, suite à une cuisson de 1450°, puis refroidis avant d’être prêts pour la découpe en tranches. Similaires à l’épaisseur d’une feuille de papier standard, soit 200 microns, les tranches de silicium ou wafers permettent de concevoir les cellules photovoltaïques.
Le traitement du silicium
Dans le processus de traitement, les wafers sont sujets à un traitement anti-reflet afin d’augmenter sa capacité à absorber les rayons solaires. Après ce traitement, les cellules photovoltaïques prennent leur couleur bleue particulière.
Ensuite, la face avant du panneau accueille du bore ou du phosphore à haute température. Enfin, un circuit électrique est intégré sur la surface du panneau. C’est grâce à cela que les cellules photovoltaïques peuvent transformer les rayons solaires en électricité et la transférer dans le réseau domestique.
Le processus d’assemblage du panneau solaire
Après le processus de fabrication, on passe à la connexion, la soudure et l’encapsulation de 48 à 72 cellules photovoltaïques. Ces méthodes sont réalisées entre une couche de polymère et une plaque de verre trempé. Le tout est ensuite encadré par un matériau léger et solide, qu’est l’aluminium.
Pour finir l’assemblage du panneau solaire, on ajoute un boîtier à l’arrière du module afin de relier le panneau à l’onduleur central ou au micro-onduleur.
Les variétés de cellules photovoltaïques
Les cellules monocristallines
Les panneaux monocristallins ont été conçus à partir de la découpe d’un bloc unique de silicium. De couleur bleu-noir, ce silicium est issu d’un seul cristal homogène. D’ailleurs, les panneaux monocristallins sont reconnaissables à cette teinte particulière. Vu que le circuit électrique est posé à l’arrière de la cellule, la face du panneau ne présente pas de rainurage.
Grâce à cette méthode de conception, les panneaux monocristallins proposent un rendement d’environ 20 % supérieur aux autres modules. Non seulement, ces types de panneaux captent les rayons solaires sur des plages horaires plus étendues, mais ils gardent leurs performances en cas de faible ensoleillement.
Avec un processus de fabrication assez énergivore et coûteux, les prix des modèles monocristallins sont encore très élevés sur le marché.
Les cellules polycristallines
Les modules polycristallins sont issus de l’assemblage de plusieurs cristaux de silicium. Pour fabriquer ce type de panneau, les morceaux de silicium sont collectés, fondus, refroidis et fusionnés. Le résultat final donne un effet mosaïque, avec un aspect hétérogène, ainsi qu’une teinte bleutée.
Avec une méthode de fabrication moins énergivore, plus économique et plus rapide, les panneaux polycristallins sont plus abordables sur le marché. Toutefois, leur rendement n’est pas très satisfaisant par rapport aux modèles monocristallins.
Les cellules amorphes
Les cellules au silicium amorphe sont moins connues et moins performantes que les technologies citées précédemment. Les avantages des panneaux issus de cellules amorphes reposent sur un faible coût de fabrication, ainsi qu’une capacité de production avec une lumière artificielle.
Pour la conception de ce type de panneau, le silicium n’est pas cristallisé, mais il est collé directement sur une substance amorphe, comme le verre, l’acier ou le plastique.
Les lieux de fabrication des panneaux solaires
En France, vous pouvez trouver plusieurs entreprises françaises de fabrication de panneaux solaires. DualSun conçoit ses panneaux à Marseille et les fabrique dans l’Ain. Voltec Solar fabrique ses panneaux solaires en Alsace, tandis que Systovi se trouve à Nantes.
Pour ce qui est des sociétés étrangères qui produisent des panneaux solaires en France, il est possible de citer Sunpower qui est basé à Toulouse et en Moselle.
Pour information, les cellules photovoltaïques sont produites en Asie, mais la plupart des panneaux solaires sont assemblés en France.
Dans le domaine de l’énergie solaire, la Chine reste le pays qui domine le marché des panneaux photovoltaïques avec une main de fer. Ce pays regroupe 90 % des meilleurs constructeurs mondiaux de panneaux photovoltaïques et 70 % des producteurs dans le monde.
Pourtant, de plus en plus de pays se lancent dans la production de panneaux solaires dans le monde, tels que la France, l’Allemagne, la Corée du Sud et les États-Unis.
Les fabricants les plus célèbres
Les fabricants français
Parmi les sociétés françaises qui fabriquent les panneaux solaires, DualSun se démarque par son savoir-faire. Opérant depuis 2010, ce fabricant, implanté à Marseille, construit une partie de ses capteurs solaires dans le département de l’Ain. L’autre partie est fabriquée et assemblée en Asie, selon des cahiers des charges très pointilleux.
Depuis 2009, Volter Solar est également présent sur le marché, tout comme Systovi, la première entreprise à vendre des panneaux solaires en 2008.
Les fabricants étrangers
JA Solar est une société chinoise qui se place dans le top 3 des fabricants de panneaux solaires photovoltaïques. Ses panneaux proposent des rendements de 83,1 % au bout de 25 ans et se trouvent à la première place du classement mondial.
Les produits de SunPower sont également très performants et se distinguent par leurs rendements et leurs garanties. Si vous cherchez des panneaux haut de gamme, cette marque américaine saura vous satisfaire.
D’autres marques sont aussi présentes sur le marché, comme l’Allemande Q-cells ou bien l’Espagnole Eurener.
Les propriétés d’un panneau solaire
Malgré les différents types de panneaux, les panneaux solaires présentent des caractéristiques générales. En effet, la taille des modules photovoltaïques est d’environ 1,7 m² pour un poids de 18 kg en moyenne. L’espérance de vie d’un panneau solaire est de 40 ans environ et 90 % des composants peuvent être recyclés.
Très solides, les panneaux solaires résistent aisément aux conditions extrêmes, comme la grêle, la pluie, le froid et les fortes chaleurs.
Conclusion
La fabrication d’un panneau solaire est issue de plusieurs opérations. Extraction et transformation du silicium en cellules photovoltaïques, traitement anti-reflet pour une meilleure absorption des rayons solaires, connexion et assemblage des cellules, toutes ces étapes sont parfaitement maîtrisées par les leaders de la filière photovoltaïque chinoise. Toutefois, les sociétés françaises proposent également des techniques de fabrication qui répondent à la qualité et aux normes recherchées.
Les questions fréquentes
Les panneaux sont-ils composés de terres rares ?
La réponse est non. Les panneaux solaires ne sont pas composés de terres rares. Toutefois, 90 % des panneaux sur le marché sont fabriqués à partir du silicium, qui est le deuxième élément le plus abondant sur terre.
La fabrication des panneaux a-t-elle un impact sur l’environnement ?
Il est vrai que la fabrication des panneaux solaires a un impact sur l’environnement. Cependant, en considérant l’énergie déboursée pour sa fabrication et celle qu’il va produire durant son cycle de vie, un panneau solaire peut compenser l’énergie requise pour sa fabrication en 2 ans.
Peut-on fabriquer soi-même un panneau solaire ?
La fabrication d’un panneau solaire reste une opération très complexe qui n’est pas à la portée de tout le monde. Tenter d’en fabriquer soi-même peut s’avérer dangereux, car certains composants d’un panneau solaire sont difficiles à manipuler.
