Systèmes de conversion

La cellule photovoltaïque est l’élément central d’un module photovoltaïque. Il s’agit d’une surface composée d’un matériau semi-conducteur, en général le silicium, qui absorbe la lumière et la transforme en électricité. C’est ce qu’on appelle l'effet photovoltaïque.

Les rendements de conversion photovoltaïque sont limités par le caractère quantique de l’effet photovoltaïque et la forme du spectre solaire. L’effet photovoltaïque exploite un saut énergétique. Seule une partie du spectre solaire est exploitable.

Le silicium est le semi-conducteur le plus couramment utilisé car il a un très bon rendement. Il existe trois types de cellules en silicium : en silicium monocristallin, polycristallin ou amorphe. Leur rendement varie entre 12 et 21% pour le monocristallin et le polycristallin et il tourne autour des 7% pour l’amorphe. Notons également que d’autres technologies viennent concurrencer le silicium : il s’agit des couches minces. Parmi elles, les cellules CIS (Cuivre-Indium-Selenim), CIGS (Cuivre-Indium – Gallium – Selenium), HIT (Heterojunction with Intrinsic Thin layer).

Un système photovoltaïque se compose de modules (capteur solaire formé de cellules photovoltaïques) et, selon les applications, d’un ensemble d’éléments pour la conversion de l’électricité (onduleur), la protection ou le contrôle des différents éléments (régulateurs et adaptateurs de charge) et le comptage de l’électricité produite (compteur électrique) et dans le cas des applications isolées le stockage de l’énergie (batteries).

Les cellules solaires utilisent une caractéristique physique des matériaux semi-conducteurs comme le silicium cristallin. Elles transforment l’énergie solaire en un courant électrique continu. Celui-ci est soit stocké dans des batteries, soit consommé tel quel, soit transformé en courant alternatif avant d’être consommé ou injecté dans le réseau électrique.

La puissance d’un générateur photovoltaïque s’exprime en Watt-crête (Wc) ou Watt-peak en anglais (Wp). Cette unité est la puissance électrique maximale qu'une cellule photovoltaïque peut fournir dans des conditions optimales (capteur face au soleil par ciel découvert).

En Belgique, un système de 1kWc, exposé plein Sud à 35° d’inclinaison et sans ombrages, produit environ 950 kWh/an. Selon la technologie utilisée, on peut estimer qu’avec une surface de 10 m² (entre 800 et 2.100 kWc) on produit entre 760 et 2.000 kWh/an.

Les modules photovoltaïques doivent être orientés entre l'est et l'ouest en évitant soigneusement les ombrages. Une orientation plein sud permet de capter le maximum d'énergie, une orientation à l’est ou à l’ouest engendre une diminution de production de 20%. Dans le cas d’une orientation sud-est ou sud-ouest, la perte se réduit à 5%. L'inclinaison idéale est de 35°.

Pour obtenir une simulation exacte de votre irradiation, le site PVGIS de la commission européenne est une référence.

 

Ces informations s’appuient sur les ouvrages de référence consultables dans notre centre de documentation.

 

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