Fabrication Panneau Solaire
Dans ce nouveau guide, nous allons voir ensemble tout ce que vous devez savoir sur la fabrication des panneaux solaires photovoltaïques :
- Les panneaux solaires sont-ils produits avec des terres rares ?
- Quelle technologie devez-vous privilégier : monocristallin ou polycristallin ?
- Pouvez-vous installer sans souci des panneaux solaires chinois ?
On répond à tout cela et bien plus : ne perdons pas un instant !
Comment fabriquer un panneau solaire électrique ?
Composition et étapes de fabrication d’un panneau solaire
Aujourd’hui, la très grande majorité des panneaux solaires photovoltaïques sont constitués de silicium.
Le silicium n’existe pas à l’état libre mais il existe sous différentes formes de minéraux tels que le sable ou encore le quartz.
Le silicium est ainsi le deuxième élément le plus abondant sur Terre (si ce n’est pas un signe, je ne sais pas ce que c’est).
La première étape est la fabrication de silicium dit “métallurgique“.
Pour ce faire, il faut faire, ce que l’on nomme en chimie, une « réduction » à partir d’un mélange composé de morceaux de silice (généralement des morceaux de quartz) et de bois.
Le mélange est ensuite porté à très haute température (autour de 3 000°) avant d’être purifié à 99,9999 %.
On obtient ainsi du silicium solaire qui prend la forme de « petits cailloux » ou de cristaux.
Ces derniers sont enfin cuits à près de 1 450° afin de créer des lingots de silicium.
Une fois refroidis, les lingots sont coupés en tranches, d’une épaisseur ne dépassant pas les 200 microns. Soit l’épaisseur d’une feuille de papier.
Les tranches de silicium, également appelées « wafers », reçoivent un traitement anti-reflet, qui leur donne cette couleur bleu caractéristique, afin d’augmenter la quantité de lumière absorbée.
Elles sont ensuite dopées par l’ajout de phosphore ou de bore.
Nous obtenons ainsi des cellules qui, une fois exposées à la lumière du soleil, produisent de l’électricité.
Ces cellules ne sont toutefois pas encore utilisables.
En effet, un circuit électrique doit encore être imprimé sur la surface du wafer pour que le courant recueilli puisse être transféré.
Il ne reste plus qu’à connecter les cellules (entre 48 et 72), les souder, les encapsuler entre une plaque de verre et une couche de polymère puis les encadrer pour former un panneau photovoltaïque.
Composant Panneau Solaire : y a-t-il des terres rares ?
Il existe plusieurs types de panneaux photovoltaïques.
D’une part, il y a les panneaux solaires produits à partir de silicium cristallin, élément qui représente près de 27 % de la croûte terrestre.
Ils représentent aujourd’hui plus de 90 % des panneaux solaires à la fois produits et installés.
D’autre part, il existe les panneaux solaires utilisant la technologie CIGS.
Que signifie CIGS ?
Il s’agit d’un sigle pour les éléments chimiques cuivre, indium, gallium et sélénium qui sont des métaux beaucoup plus rares mais qui ne sont pas pour autant des « terres rares ».
Les panneaux exploitant ces ressources représentent moins de 10 % du marché.
Que retenir alors ?
Simplement le fait que le secteur du photovoltaïque n’est en rien concerné par l’utilisation des terres rares.
Énergie grise et panneau solaire
Il est largement admis par l’ensemble de la communauté scientifique internationale que l’étape impactant le plus le bilan énergétique des panneaux solaires est leur fabrication (leur recyclage étant aujourd’hui parfaitement maîtrisé).
Et plus particulièrement, la production du silicium solaire constituant les cellules photovoltaïques.
En définitive, il faut l’équivalent de 2 500 kWh d’énergie par kWc de panneaux solaires installé.
Nous pouvons maintenant très facilement calculer le temps de retour énergétique.
En général, il faut entre 2 et 3 ans à un système photovoltaïque pour produire autant d’énergie qu’il en a fallu pour le fabriquer.
Vous doutez ?
Alors prenons deux exemples.
| Ville | Marseille (13000) | Toul (54200) |
|---|---|---|
| Puissance installation | 3 kWc | 3 kWc |
| Orientation toiture | Sud | Est |
| Inclinaison toiture | 30° | 30° |
| Production en année 1 | 4 498 kWh | 2 575 kWh |
| Temps de retour énergétique | 1 an et demi | 3 ans |
Donc non, il ne faut pas plus d’énergie pour fabriquer un panneau solaire qu’il n’en rapporte durant ses 25 ans de fonctionnement.
Si vous souhaitez en apprendre plus sur ce sujet, consultez l’étude du groupe mondial de conseil financier et de gestion d’actifs Lazard : Lazard’s Levelized Cost of Energy Analysis
Technologie Panneau Solaire
Silicium & Panneau solaire monocristallin
Les cellules des panneaux solaires monocristallins sont composées de la découpe d’un bloc de silicium unique.
Leur processus de fabrication est relativement énergivore et onéreux mais ils bénéficient de meilleurs rendements, souvent supérieurs de 20%, par rapport aux autres types de panneaux solaires.
Ils ont la particularité d’avoir de meilleures performances par faible ensoleillement et de capter les rayons du soleil plus tôt le matin et plus tard le soir.
Comment les reconnaître ?
Leur fabrication à partir d’un cristal de silicium pur leur donne une teinte uniforme allant du gris au bleu foncé.
Second signe distinctif, l’absence de rainurage sur le panneau.
Celui-ci, facilement identifiable sur les autres types de panneaux, est ici presque invisible.
Pourquoi ? Simplement car le circuit électrique est ici placé sur la face arrière de la cellule.
C’est d’ailleurs ce qui explique en partie les rendements supérieurs de ces panneaux.
| Avantages | Inconvénients |
|---|---|
| Rendement plus élevé. | Fabrication plus coûteuse. |
Panneau solaire polycristallin
Comme leur nom l’indique, les panneaux solaires polycristallins sont composés de plusieurs cristaux de silicium.
Plus précisément, ils sont fabriqués à partir de chutes de morceaux de silicium qui sont fondus, refroidis et assemblés grâce à un processus plus rapide et plus économique.
Ils sont donc moins chers que les panneaux monocristallins mais ils bénéficient de rendements inférieurs allant de 14 à 18 % en moyenne.
Comment les reconnaître ?
Les panneaux solaires polycristallins sont très facilement reconnaissables de par leur couleur bleu nuit non uniforme.
De plus, vous pouvez facilement observer les différentes orientations prises par les cristaux lors de la confection du panneau.
| Avantages | Inconvénients |
|---|---|
| Plus économique | Rendement moins élevé |
| Empreinte écologique plus faible |
Panneau amorphe (ou à couche mince)
Les panneaux solaires amorphes sont de très loin les panneaux solaires les moins chers du marché et les moins performants du marché (entre 5 et 7 %).
Cela s’explique essentiellement par leur méthode de fabrication.
Un panneau solaire amorphe utilise seulement 1 % de la quantité de silicium nécessaire à la création d’un panneau mono ou polycristallin.
Ici, le silicium non cristallisé est envoyé sur un matériau amorphe (verre, acier ou plastique) qui permet la création de panneaux solaires souples.
Comment les reconnaître ?
Ils sont de couleur gris foncé.
Enfin, les panneaux solaires amorphes ont la spécificité de pouvoir produire de l’énergie avec un éclairage artificiel.
| Avantages | Inconvénients |
|---|---|
| Très économique | Très faible rendement |
| Panneaux solaires souples |
Caractéristiques générales
Quelle est la taille d’un panneau solaire ?
Un panneau photovoltaïque mesure en moyenne 1,7 m².
Soit 1 m de largeur x 1.7 m de hauteur.
Combien pèse un panneau solaire ?
Un panneau solaire pèse en moyenne 18 kg.
Quelle est la durée de vie d’un panneau solaire ?
Un panneau solaire a une durée de vie d’environ 40 ans.
A quel point les panneaux solaires sont-ils résistants ?
La grêle peut-elle endommager mes panneaux solaires ? C’est une question qui revient très souvent chez nos clients.
La réponse à cette question est très simple : non.
En effet, avant d’être mis sur le marché, les panneaux photovoltaïques sont mis à rude épreuve.
Ils doivent, par exemple, résister à l’impact de grêlons de 1,25cm de diamètre, projetés à 140 km/h.
De plus, comme nous l’avons vu précédemment, la surface patinée des panneaux solaires les protège également du vent et des intempéries.
Les Principaux fabricants de panneaux solaires
Les panneaux solaires chinois
Vous êtes très nombreux à nous poser la question suivante : que penser des panneaux solaires chinois ?
La réponse est extrêmement simple.
La Chine domine très largement le marché du photovoltaïque.
D’après une étude de janvier 2018 de PV-Tech&Solar Media Ltd, le top 10 des fabricants mondiaux de modules photovoltaïques comprend neuf industriels chinois.
Seul le sud-coréen Hanwha Q-Cells arrive à se glisser à la 5e place de ce classement.
Tous les acteurs de ce classement dépassent désormais les 3 GW de capacité de production et affichent ensemble près de 57 GW de modules produits.
De plus, le constructeur de panneaux solaires Trina Solar a été encore une fois jugée lucrative (ou « bankable ») par 100% des banques, investisseurs ou experts interrogés par Bloomberg dans son dernier rapport.
Avec de tels chiffres, le doute n’est plus permis, les panneaux solaires chinois sont de très bons produits. De plus, ils devraient bénéficier d’une baisse de prix très bientôt.
Pourquoi ? Simplement car les mesures anti-dumping visant à protéger l’industrie solaire européenne ont récemment pris fin.
Elles étaient en effet jugées contre-productives par les installateurs de panneaux solaires qui ne pouvaient pas profiter de produits meilleur marché.
De plus, la Commission a précisé que la fin de ces mesures était dans l’intérêt de l’UE, compte tenu de ses objectifs de développement des énergies renouvelables.
FAQ
🔎 Les panneaux solaires sont-ils fabriqués à partir de terres rares ?
Non. 90 % des panneaux sur le marché sont fabriqués à partir de silicium qui est le deuxième élément le plus présent dans la croûte terrestre.
🌍 La fabrication des panneaux solaires est-elle polluante ?
Fabriquer des panneaux solaires requière de l’énergie. Mais en 2 ans de fonctionnement, un panneau solaire aura restitué la quantité d’énergie nécessaire pour sa fabrication.
⭐️ Les panneaux solaires chinois sont-ils fiables ?
Les chinois dominent très largement le marché du photovoltaïques. Selon un classement récent, 9 des 10 meilleurs constructeurs mondiaux de panneaux solaires sont chinois.
🔧 Comment fabriquer une cellule photovoltaïque ?
Pour fabriquer une cellule photovoltaïque, on réalise une réduction à partir d’un mélange composé de morceaux de silice et de bois. Le silicium solaire ainsi obtenu est ensuite chauffé à près de 1 450 ° afin de créer des lingots de silicium, ensuite découpés en tranche. Ces tranches sont enfin dopées par l’ajout de phosphore ou de bore.