En 1839, Edmund Becquerel découvrit l'effet photovoltaïque, jetant ainsi les bases de la technologie solaire. Cependant, ce sont des avancées significatives, notamment la mise au point des cellules solaires en silicium (matière première essentielle des panneaux solaires) dans les années 1950, qui ont ouvert la voie à l'application généralisée de l'énergie solaire moderne.
Depuis, le coût de production de l'énergie solaire a diminué, tandis que les panneaux photovoltaïques sont devenus plus performants, plus légers et leur esthétique s'est considérablement améliorée. Cette évolution a entraîné une forte hausse de la demande en énergie solaire. Le marché mondial du solaire devrait connaître une croissance importante entre 2021 et 2029, avec une augmentation prévue d'environ 123 % d'ici 2029.
Cet article fournira une explication détaillée des composants qui constituent un panneau solaire.
Qu'est-ce qu'un module photovoltaïque solaire et quels sont ses composants ?
Un module solaire, également appelé module photovoltaïque (PV), est un dispositif qui convertit la lumière du soleil en électricité et constitue un élément clé d'un système d'énergie solaire.
Les panneaux solaires convertissent la lumière du soleil en courant continu (CC). Ce courant continu est ensuite envoyé à un onduleur, qui le convertit en courant alternatif (CA) compatible avec la plupart des appareils ménagers et le réseau électrique.
Un module photovoltaïque est composé des éléments suivants :
- cellules solaires
- Barres omnibus
- Encapsulant
- Une feuille arrière
- Un cadre
- Un verre
- Une boîte de jonction
Cellules solaires
Les modules photovoltaïques sont l'élément essentiel d'un système d'énergie solaire. De même, les cellules solaires sont les composants les plus importants du module PV. Elles sont chargées de capter l'énergie solaire et de la convertir en électricité utilisable.
Un module solaire est composé de plusieurs cellules photovoltaïques, généralement 66 ou 72, reliées entre elles par des fils conducteurs. Les cellules photovoltaïques sont fabriquées à partir de fines plaquettes de silicium. Chaque cellule est reliée aux autres par de fines bandes conductrices appelées barres omnibus.
Les cellules solaires représentent la partie la plus coûteuse d'un panneau solaire. Leur qualité dépend du matériau utilisé pour leur fabrication. Les cellules en silicium sont généralement plus chères que les cellules à couches minces. Bien que plus onéreuses, elles sont également plus performantes. C'est l'une des principales raisons pour lesquelles la plupart des fabricants de panneaux solaires privilégient le silicium. Actuellement, 90 % des panneaux photovoltaïques disponibles sur le marché sont fabriqués en silicium.
Barres omnibus
Les barres omnibus sont de fines bandes conductrices, généralement en cuivre ou en aluminium, utilisées pour collecter et distribuer le courant électrique généré par les cellules solaires individuelles au sein du module. Elles sont positionnées à la surface des cellules et les interconnectent pour former un circuit. Le nombre de barres omnibus dépend de la conception des cellules et du rendement souhaité. Si l'augmentation du nombre de barres omnibus réduit généralement la résistance électrique et améliore l'efficacité de la collecte du courant, elle peut aussi légèrement réduire la surface de réception de la lumière, ce qui peut affecter la production d'énergie globale. Par ailleurs, de nouvelles technologies, telles que les cellules à barres omnibus multiples et les conceptions sans barres omnibus, sont à l'étude afin d'optimiser davantage le rendement et de résoudre d'autres problèmes.
Verre
Les modules photovoltaïques solaires nécessitent une protection contre les facteurs environnementaux tels que l'humidité, la poussière et les chocs, tout en garantissant que la lumière du soleil puisse atteindre les cellules solaires. C'est là que le verre intervient.
Les modules n'utilisent pas de verre ordinaire ; les cellules solaires sont protégées par du verre trempé de 2 mm d'épaisseur, jusqu'à six fois plus résistant et durable que le verre ordinaire.
Le verre est également traité avec un revêtement antireflet afin de réduire la réflexion et d'augmenter la quantité de lumière solaire atteignant les cellules solaires.
L'objectif principal du verre des panneaux solaires est de transmettre le maximum de lumière solaire dans le module tout en assurant une transmittance élevée du rayonnement solaire et une faible réflectivité.
Feuille arrière
La feuille arrière se trouve à l'arrière du module. Elle est généralement composée de plusieurs couches de matériaux polymères, tels que le fluorure de polyvinyle (PVF) ou l'éthylène tétrafluoroéthylène (ETFE). Cette feuille arrière sert également d'isolant électrique, contribuant ainsi à prévenir les chocs électriques et les courts-circuits.
La fonction principale de la feuille arrière est de protéger les cellules solaires et les autres composants internes du module contre l'humidité, la poussière et autres facteurs environnementaux. Ceci prolonge la durée de vie du module et garantit la stabilité de ses performances sur le long terme.
La feuille arrière peut également contribuer à réfléchir la lumière vers les cellules solaires, améliorant ainsi l'efficacité du module.
Encapsulant (EVA)
L'encapsulant est une fine couche de polymère appliquée sur les faces avant et arrière des cellules solaires à l'intérieur du module. Il remplit plusieurs fonctions essentielles :
- Protection : Elle protège les cellules des facteurs environnementaux tels que l'humidité, la poussière et autres éléments extérieurs.
- Support mécanique : Il assure le soutien structurel des cellules, les maintenant en place et empêchant tout dommage physique ou mouvement.
- Isolation électrique : Elle permet d'isoler électriquement les cellules et les autres composants du module.
- Transmission de la lumière : Elle est conçue pour une transmission optimale de la lumière, permettant aux cellules solaires d'absorber pleinement la lumière tout en minimisant toute absorption ou obstruction potentielle.
Cadre
Le cadre d'un module solaire maintient tous les autres composants ensemble et confère au module sa structure. Il est généralement fabriqué en aluminium ou en acier inoxydable et enveloppe les bords du module.
Le cadre offre également un emplacement pratique pour le montage du module et un moyen de fixer d'autres composants.
Boîte de jonction
Le boîtier de jonction est un petit boîtier situé à l'arrière du module qui abrite les connexions électriques entre les cellules solaires et le circuit externe. Il est généralement en plastique ou en métal et est conçu pour protéger les connexions électriques de l'humidité et de la poussière.
Le boîtier de jonction relie le module au reste du système de production d'énergie solaire.
Conclusion
Des cellules solaires aux barres omnibus, en passant par la boîte de jonction et le cadre, chaque composant joue un rôle important dans la performance globale du module.
Des matériaux de haute qualité sont indispensables à la fabrication de panneaux solaires performants. Des cellules solaires ou des barres omnibus de qualité inférieure peuvent augmenter la résistance interne d'un module solaire, provoquant une surchauffe et des risques potentiels pour la sécurité.
L'utilisation de matériaux de qualité inférieure pour l'encapsulant, la feuille arrière ou le cadre est sujette à l'usure, ce qui entraîne des infiltrations d'humidité dans le module et des dommages aux cellules solaires. Des défaillances au niveau du boîtier de jonction ou des connecteurs peuvent également réduire la puissance de sortie du module solaire.
Par conséquent, le choix d'un panneau solaire de haute qualité implique d'examiner attentivement chacun de ses composants.
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Date de publication : 16 décembre 2025