Il faut à la lumière du Soleil environ 8 minutes pour nous parvenir et nous faire profiter de ses bienfaits. Cette lumière, essentielle au développement de la vie sur Terre, est devenue depuis une vingtaine d'années une source d'électricité pour une partie de nos besoins.

Le phénomène de transformation de la lumière en électricité, appelé effet photovoltaïque, a été découvert en 1839 par un physicien Français et son fils, Antoine et Edmond Becquerel. C'est seulement un siècle et demi plus tard que cette découverte fut réellement exploitée, via la création des panneaux solaires.

Comment fonctionne un panneau solaire aujourd'hui?

Le silicium au coeur du principe photovoltaïque

Le fonctionnement des panneaux photovoltaïques repose avant tout sur le matériau qui les compose, le silicium. C'est un élément abondant sur Terre, puisqu'il est extrait de la silice, présente dans le sable. Le silicium possède une propriété essentielle à la production d'électricité : il est semi-conducteur. Ce n'est pas le seul matériau semi-conducteur existant sur notre planète, mais celui-ci est particulièrement plébiscité actuellement en raison de l'augmentation de la part du solaire dans la production électrique.

Comme toute la matière qui nous entoure, le silicium est constitué d'atomes. Un atome est un ensemble de particules, au centre duquel gravitent des électrons chargés négativement. Lorsque ces atomes, contenus dans le panneau, sont exposés à la lumière du soleil, les électrons qui les entourent s'agitent et se déplacent d'un atome de silicium à un autre. Cependant, à ce stade, aucun courant électrique n'est encore produit.

Comment arrive-t-on à un courant électrique?

Un courant électrique est une circulation d'électrons (les particules chargées négativement décrites ci-dessus) dans un sens donné. Pour obtenir ce courant, il faut "doper" le silicium. Cela consiste à avoir d'un côté du silicium un surplus d'électrons, et de l'autre un déficit d'électrons. Cela crée ainsi une tension électrique et les électrons de ces deux couches sont amenés à circuler dans un seul sens : De la borne négative (surplus d'électrons) vers la borne positive (déficit d'électrons).

C'est en fait le principe d'une pile que l'on cherche à reproduire avec des panneaux photovoltaïques: Les panneaux solaires sont composés de plusieurs couches. Sur la couche exposée à la lumière, on a ajouté du phosphore (au silicium), un matériau dont les atomes possèdent davantage d'électrons que ceux du silicium. Quant à la couche inférieure, celle-ci a été enrichie avec du bore, un matériau avec moins d'électrons que celui du silicium. Notre panneau devient donc une sorte de pile avec d'un côté notre borne négative avec un surplus d'électron via le phosphore et de l'autre notre borne positive avec un déficit d'électron via le bore. Il suffit ensuite de relier les deux bornes et d'avoir de la lumière sur le panneau pour lancer la circulation des électrons de silicium et générer un courant électrique qui alimentera toutes les infrastructures!

Quelles sont les composantes d'une installation photovoltaïque?

Le panneau solaire

L'un des éléments centraux avec la structure. Composées de cellules photovoltaïques, ces dernières transforment l'énergie brute du soleil en électricité via le procédé décrit précédemment.

Les structures solaires

C'est bien beau d'avoir des panneaux, s'il n'y a pas de support pour les tenir en place! Au-delà d'avoir un socle pour ses panneaux, les structures offrent différentes configurations permettant de sécuriser son système tout en offrant une optimisation de sa production énergétique via l'inclinaison et l'orientation du panneau. Penser à ses panneaux sans penser à ses structures, c'est comme penser à la façade de sa maison sans penser aux fondations! Il existe en plus différents types de structures qui s'adapteront aux différents types de besoins:

• Structures au sols

• Structures de toits plats

• Abris d'autos

• Pergolas

• Murs verticaux

• Structures pour toits inclinés

• Etc…

Dans la majorité des cas, ces structures peuvent être pensées pour un différents types de panneaux et être optimisées pour produire un maximum d'énergie. Le gain bifacial (énergie générée par la face arrière du panneau) fait partie de ces optimisations qu'une structure peut apporter.

L'onduleur

Le courant généré par les panneaux passe par l'onduleur. Ce dernier a pour rôle de transformer le courant continu en courant alternatif. C'est le seul type de courant utilisable dans nos foyers et dans nos entreprises car c'est le seul type de courant que nos équipements peuvent gérer. Il est aussi redistribuable sur le réseau.

Le câblage électrique

Élément de base permettant de relier tous les éléments d'une installation solaire. Selon la taille de l'installation, la complexité peut varier!

Les batteries

Pas obligatoires mais fortement recommandées, ces dernières permettent de stocker et d'avoir accès à du courant qui a été généré et non consommé pendant une période précédente. C'est intéressant lors des creux de production des panneaux solaires (nuit).

Pour finir… 

Au moment où cet article est rédigé, nous ne sommes qu'au début du déploiement du solaire pour la majorité des pays. Ce qui était autrefois un choix, un signe d'appartenance, et une démonstration de nos convictions écologiques, devient une nécessité, aussi bien pour répondre à nos besoins énergétiques croissants que pour répondre à nos besoins de décarbonation.