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Panneaux photovoltaïques énergie solaire

Structure et composition d’un panneau solaire

Structure et composition d’un panneau solaire

Les panneaux solaires sont les composants fondamentaux pour générer de l' énergie électrique dans un système solairephotovoltaïque. L'énergie solaire est une énergie renouvelable qui peut être stockée dans des batteries ou fournie directement au réseau électrique.

Le composant le plus crucial des panneaux solaires est les cellules photovoltaïques (PV) responsables de la production d'électricité à partir du rayonnement solaire. Le reste des éléments qui font partie d'un panneau solaire protègent et donnent de la fermeté et de la fonctionnalité à l'ensemble.

La structure d'un panneau solaire est divisée en différents composants. Actuellement, la composition d'un panneau solaire est la suivante :

1. Capot avant

Le capot avant est le composant du panneau solaire qui a pour fonction de protéger le panneau solaire des conditions météorologiques et des agents atmosphériques. Là encore, le verre trempé à faible teneur en fer est utilisé car il offre une bonne protection contre les chocs et est un excellent émetteur du rayonnement solaire.

Bien qu'un couvercle plat soit nécessaire pour protéger les cellules photovoltaïques, selon la qualité du verre de protection, il peut diminuer les performances du panneau solaire.

2. Couches encapsulées

Les couches encapsulées sont chargées de protéger les cellules solaires et leurs contacts. De plus, les matériaux utilisés (EVA) assurent une excellente transmission du rayonnement solaire et une dégradation nulle face au rayonnement ultraviolet.

L'EVA est un polymère thermoplastique d'éthylène et d'acétate de vinyle, qui agit comme un isolant thermique et transparent pour permettre aux rayons du soleil de traverser les cellules photovoltaïques. De plus, il apporte une cohésion à l'ensemble de la dalle en comblant le volume existant entre les capots avant et arrière, amortissant ainsi les vibrations et les chocs qui peuvent survenir.

Les problèmes les plus critiques posés par les copolymères tels que l'EVA sont leur plasticité excessive, leur excellente adhérence à la poussière, qui entraîne une diminution de la transmissivité au rayonnement solaire, et leur courte durée de vie, qui conditionne généralement la durée de vie de l'ensemble du module.

3. Châssis de soutien

Le cadre de support est la partie qui donne la résistance mécanique. Par exemple, le cadre support d'un panneau solaire permet son insertion dans des structures qui regrouperont des modules.

Le cadre est généralement en aluminium, bien qu'il puisse également être constitué d'autres matériaux. Le matériau doit résister aux différentes conditions climatiques et favoriser la dissipation de la chaleur. L'augmentation de l' énergie thermique du panneau solaire réduit les performances de l'effet photovoltaïque.

Le cadre de support est fixé à la structure qui détermine l'inclinaison et l'orientation du panneau solaire. Sur les panneaux solaires en toiture, vous pouvez envisager d'installer les panneaux directement sur la surface du toit (s'ils sont orientés au sud), en profitant de la pente du toit. Cependant, il est préférable d'utiliser certaines structures sur des toits plats pour obtenir une orientation et une pente optimales.

4. Garde arrière

Cette partie du panneau solaire vise à protéger contre les agents atmosphériques, exerçant une barrière infranchissable contre l'humidité.

En règle générale, des matériaux acryliques, Tedlar ou EVA sont utilisés. Ils sont souvent blancs, ce qui favorise les performances de la dalle grâce à la réflexion qu'elle produit dans les cellules.

5. Boîte de connexion électrique

Les courants électriques générés par les cellules photovoltaïques sont conduits vers une boîte de jonction pour être unifiés. Ce composant du système électrique relie la cellule solaire à la batterie.

Deux fils avec une différence de potentiel électrique entre eux sortent du boîtier de connexion électrique. La boîte est l'endroit où il y a continuité dans le circuit électrique.

Certains modules photovoltaïques ont une connexion à la terre, qui doit être utilisée dans les installations de forte puissance.

6. Cellules photovoltaïques

Les cellules photovoltaïques sont les composants les plus critiques de la structure du panneau solaire photovoltaïque. Ce sont des dispositifs semi-conducteurs capables de générer un courant électrique continu à partir de l'impact du rayonnement solaire.

Les cellules photoélectriques sont les responsables de la production d' électricité.

Ce produit solaire fonctionne assez simplement : lorsque les cellules qui composent les panneaux solaires sont exposées au rayonnement solaire, elles peuvent générer un courant électrique grâce à l'effet photovoltaïque qui convertit les photons de la lumière solaire en électrons. C'est-à-dire qu'il transforme le rayonnement solaire en énergie électrique.

Cela se produit parce que le matériau semi-conducteur peut absorber une partie des photons incidents à sa surface. Normalement elles sont faites de silicium qui peut être monocristallin ou polycristallin en dépendant de sa structure cristalline.

Un photon produit dans le matériau semi-conducteur un "trou" dans la couche de valence de l'atome de silicium. Cela signifie qu'un électron de la couche de valence est libéré, devenant un électron libre. Chacun de ces électrons migre vers une partie de la cellule, générant un courant électrique dans le semi-conducteur qui peut traverser un circuit externe et être libéré sous forme d'énergie électrique.

7. Support de panneau solaire

Au sein des composants qui forment part d'une installation photovoltaïque, les structures des panneaux photovoltaïques sont des composants passifs qui facilitent l'installation des modules solaires PV. Les structures de montage solaire doivent constamment résister aux conditions météorologiques extérieures.

La structure de montage du panneau solaire fixe sa position et reste stable pendant des années. Ils sont vitaux car l'inclinaison de la structure sera responsable de la réception par le module solaire d'un rayonnement solaire adéquat.

Ce système de fixation est le même qui s'utilise avec un panneau solaire thermique.

8. Régulateur de charge

Sa fonction est de gérer l'énergie des batteries de manière optimale. De cette façon, il empêche le système d'alimentation de se surcharger ou de se décharger excessivement tout en prolongeant la durée de vie utile des accumulateurs.

Il a une capacité de courant maximale en ampères qui garantit une charge adéquate tout en assurant une alimentation électrique optimale.

9. Pile ou accumulateur

La batterie de stockage est chargée de réguler l'énergie électrique qui lui parvient. C'est un stockage d'énergie qui peut être utilisé plus tard, chaque fois que nécessaire. La batterie est un composant élémentaire pour fournir de l'énergie à l'installation pendant les jours de faible luminosité ou d'ensoleillement.

Ainsi, l'objectif de l'accumulateur peut se résumer en trois fonctions mises en avant :

 

  • Il stocke de l'énergie pendant un temps déterminé.

  • Il fournit une puissance de sortie immédiate suffisamment élevée pour fournir une alimentation adéquate.

  • Il limite et fixe la tension de fonctionnement du système pour éviter les chutes de tension dans toute l'installation.

10. Investisseur

L'onduleur convertit le courant continu des batteries en courant alternatif ou conventionnel. Ce courant doit être le même que celui du réseau électrique (220 V avec une fréquence de 50 Hz).

Bien entendu, une fois ce système énergétique en fonctionnement, il doit s'adapter à la demande de puissance maximale disponible dans les équipements qui lui sont couplés. C'est donc un composant de haute efficacité et de sécurité qui doit être inclus dans les kits solaires doc il est clé dans les systèmes PV connectés au réseau et dans ceux autonomes dont la mission est de fournir de l'électricité à une maison.

Auteur :

Date de publication : 25 février 2016
Dernier examen : 20 juin 2022