Pour obtenir le meilleur rendement photovoltaïque, les rayons du soleil doivent être perpendiculaires aux panneaux solaires. L'orientation idéale est plein sud (éventuellement sud-ouest ou sud-est) pour capter le maximum d'éclairement à midi et en hiver. La pente idéale de toiture est de 30°.
Un module photovoltaïque perd typiquement entre 4 et 15 % du rayonnement incident par réflexion, de sorte qu'une couche antireflet à sa surface permet d'augmenter sa production d'électricité ; un revêtement antireflet permet généralement d'améliorer son rendement d'environ 0,3 à 0,6 %.
Par exemple, grâce aux miroirs de Fresnel capables de concentrer un millier de fois le rayonnement du soleil, il est possible de réduire d'autant la surface du semi-conducteur. Les besoins en matériaux étant plus faibles, il devient alors possible d'employer des cellules solaires de très haute qualité.
Plusieurs facteurs influent sur l'efficacité de conversion d'une cellule, notamment son efficacité de réflectance, son efficacité thermodynamique, son efficacité de séparation des porteurs de charge et ses valeurs d'efficacité de conduction.
Le rendement des cellules photovoltaïques est limité car celles-ci ne profitent pas de toute l'énergie transmise par le Soleil. Explications. Les cellules photovoltaïques intègrent notamment un semi-conducteur, principalement du silicium dans le commerce.
La luminosité influence considérablement les performances des cellules. Comme le montre ce graphique, le courant de court-circuit (Icc) croît proportionnellement avec l'éclairement, alors que la tension à vide (Vco) varie très peu (environ 0,5 V).
Elle permet d'ouvrir le spectre absorption de la lumière et ainsi maximiser la collecte d'électrons, avec à la clé une augmentation de rendement.
le rendement de l'onduleur et son adaptation aux caractéristiques du champ photovoltaïque. les pertes dans les câbles. la température de fonctionnement des modules. la qualité d'appairage des modules selon leurs caractéristiques réelles (mismatch).
Les cellules en silicium polycristallin ont un rendement situé entre 13 % et 18 %. Enfin, les cellules ayant le meilleur rendement sont celles au silicium monocristallin, pour un rendement situé entre 16 % et 24 %.
La puissance de vos panneaux. Le niveau d'ensoleillement de votre région. Dans les régions situées plus au sud, la production électrique est supérieure pour une même surface de panneaux. L'orientation et l'inclinaison de vos panneaux.
En entrant un peu plus dans le détail, on constate que seulement 3 % de la production d'électricité émise par une installation photovoltaïque s'opère au cours des mois principaux de l'hiver (janvier et février), et 10 % entre les mois de novembre et février (sources 1 et 2).
En été, le soleil est haut. Ainsi, pour que les rayons du soleil frappent perpendiculairement le module solaire doit être incliné à 60°. A contrario, en hiver le soleil est plus bas. Pour retrouver cette perpendicularité, le module solaire doit être incliné à 20°.
Pour calculer la puissance des cellules par m², il suffit de diviser la puissance du panneau par sa surface. Par exemple, vous achetez un module solaire monocristallin de 330 Wc. La surface moyenne des panneaux photovoltaïques est de 1,7 m². Au m² ça donne donc 330 / 1,7 = 194 Wc/m².
Vous vous demandez alors : comment faire pour une optimisation annuelle du rendement de vos panneaux solaires ? La réponse est simple, il vous faudra choisir une inclinaison de 30° ou 35° par rapport à l'horizon. Il s'agit du parfait compromis pour toutes les saisons de l'année.
Par extension, pour atteindre un taux d'autoconsommation plus élevé, il vous suffit de moins consommer le soir et la nuit. Retirez tous les appareils inutiles (gsm, tv en mode veille, etc). Pensez également à éteindre un maximum d'éclairage ou investissez dans des ampoules LED.
Les panneaux solaires
Les panneaux utilisés ont un rendement d'environ 18,5%. C'est-à -dire qu'ils transmettent au système 18,5% de l'énergie solaire qui leur sera envoyée. Pour obtenir le rendement d'un module, les fabricants exposent les cellules à une énergie de 1000 W / m², et à une température de 25°.
1 kWc correspond théoriquement à 1000 kWh par an.
Ne fixez pas vos panneaux photovoltaïques sur des matériaux combustibles. De même, évitez les supports en bois sur la toiture pour l'onduleur, la boîte de connexion… Choisissez des matériaux incombustibles. Placez vos câbles à l'extérieur du bâtiment pour éviter tout problème électrique sous la toiture.
Inconvénients des panneaux photovoltaïques en 2020
Ils ne peuvent équiper toutes les maisons, car ils nécessitent une certaine exposition pour fonctionner pleinement. Leur durée de vie est d'environ 20 ans, mais seulement d'une dizaine d'années pour l'ondulateur.
Une durée de vie moyenne de 30 ans
Au cours des 10 années suivantes, ces panneaux fournissent 90 % de cette puissance. Entre la 21ème et la 30ème année, ils peuvent fournir les quatre cinquièmes de la puissance d'origine.
Bien qu'étant l' élément chimique le plus abondant sur Terre après l'oxygène, le silicium ne peut être trouvé à l'état pur. Il doit donc être extrait de la silice, purifié, mis en forme puis dopé avant d'être utilisé. Toutes ces opérations ont un important coût énergétique.
La Chine est depuis plusieurs décennies le plus gros producteur de silicium métal avec 2,2 Mt en 2019 selon Argus, soit 71 % de la production mondiale. Les autres principaux producteurs sont le Brésil (200 kt), la Norvège (170 kt), les États-Unis (135 kt), et la France (100 kt).
Le silicium est extrait de l'oxyde par des procédés métallurgiques. Selon l'utilisation industrielle du silicium, on poussera son niveau de pureté suivant trois niveaux : silicium métallurgique (pureté à 99%): MG-silicium (metallurgical grade) ? alliages d'aluminium, silicones.