Il existe deux types de systèmes d’énergie solaire photovoltaïque : les cellules à simple jonction et les cellules tandem. Les deux ont leurs avantages et leurs inconvénients. Les cellules à simple jonction sont généralement moins chères que les cellules tandem. Les inconvénients des systèmes d’énergie solaire photovoltaïque incluent une production d’énergie variable et la nécessité de systèmes de stockage d’énergie. En outre, la production et l’installation des cellules photovoltaïques libèrent des gaz à effet de serre.
Le photovoltaïque intégré aux bâtiments
Les systèmes photovoltaïques intégrés aux bâtiments (BIPV) sont des panneaux solaires qui sont intégrés aux bâtiments. Ils sont utilisés dans les nouvelles constructions ainsi que dans les bâtiments existants. L’un des avantages de ces systèmes est leur faible coût de construction. Cette technologie peut être installée partout où la lumière du soleil frappe l’extérieur d’un bâtiment.
Les cellules photovoltaïques sont constituées de semi-conducteurs à l’état solide qui peuvent générer de l’électricité lorsqu’ils sont exposés à la lumière. La lumière libère des électrons dans le matériau, qui sortent sous forme de courant électrique. Plus la quantité de lumière est importante, plus le courant électrique est fort. Cette technologie a été découverte au milieu du XIXe siècle et utilisée pour la première fois dans les satellites, mais ses applications architecturales se sont multipliées ces dernières années. Les systèmes photovoltaïques intégrés aux bâtiments peuvent offrir de nombreux avantages tant pour la production d’énergie du bâtiment que pour l’environnement.
Cellules photovoltaïques à simple jonction
La technologie des cellules photovoltaïques à simple jonction repose sur les principes de base de l’énergie solaire. Lorsque la lumière frappe les cellules, elle libère les électrons du silicium. Ces électrons circulent ensuite sous forme d’électricité dans le câblage. L’énergie électrique est ensuite convertie en énergie qui peut alimenter une maison ou une entreprise.
Lorsque la lumière du soleil frappe une cellule solaire, les électrons passent de la région de type n à la région de type p, formant ainsi un courant électrique. Dans les cellules solaires à simple jonction, les régions de type n et de type p se rejoignent en une seule jonction, appelée jonction p-n.
La technologie des cellules solaires photovoltaïques à simple jonction est le type le plus fondamental de la technologie des cellules solaires. Elle utilise une seule jonction active, ce qui limite son rendement de conversion à 30 %. Pour augmenter le rendement, il est nécessaire d’utiliser un nombre plus efficace de jonctions, comme deux ou quatre. Ce processus est connu sous le nom de fractionnement spectral. L’utilisation de plusieurs jonctions pour capter la lumière du soleil permet aux cellules d’être plus efficaces.
Les cellules tandem
Les cellules tandem sont une forme d’énergie solaire photovoltaïque. Elles fonctionnent ensemble pour augmenter l’efficacité d’une cellule unique. Il existe plusieurs types de cellules tandem. Ces cellules sont généralement classées en fonction des matériaux dont elles sont constituées et de la manière dont elles sont connectées. Les cellules photovoltaïques organiques sont les moins chères, mais leur rendement de conversion de puissance est médiocre. Les cellules tandem en polymère sont plus chères, mais devraient atteindre un rendement de 15 %.
L’avantage des cellules tandem par rapport aux cellules simples est que l’énergie peut être récoltée en deux étapes. Cela signifie qu’une plus grande quantité de lumière solaire peut être convertie en électricité et que moins d’énergie doit être stockée dans les cellules. Les cellules tandem constituent également un développement prometteur pour la production future d’énergie solaire.
Coût de l’énergie photovoltaïque
Le coût de l’énergie solaire photovoltaïque est un élément important à prendre en compte pour toute personne souhaitant investir dans l’énergie solaire. Le coût des systèmes photovoltaïques est mesuré en coût par watt. Bien que le coût global par watt soit en baisse, la part des coûts non techniques est en augmentation. Plusieurs facteurs peuvent affecter le coût des systèmes PV.
Depuis le début des années 2000, les coûts des panneaux et modules solaires ont diminué. Cependant, les coûts non liés aux modules ont augmenté de plus de 50 %. Ces coûts comprennent les taxes foncières, les coûts de connexion au réseau, la livraison et le financement. Malgré ces coûts, la Chine a connu une croissance significative des investissements dans l’énergie solaire au cours des dernières années. Les entreprises du pays pratiquent le développement vert, et le photovoltaïque en est l’un des meilleurs exemples.
Rendement des panneaux solaires
L’efficacité des panneaux solaires dépend d’un certain nombre de facteurs, notamment du type de cellules solaires utilisées. Les panneaux solaires à haut rendement utilisent des cellules en silicium de type N de haute qualité, qui présentent des coefficients de température améliorés et une moindre dégradation de la puissance dans le temps. Certains fabricants offrent des garanties pour les panneaux qui conservent au moins 90 % de leur puissance sur 25 ans.
À mesure que la technologie de l’énergie solaire progresse, les panneaux solaires deviennent plus efficaces. Aujourd’hui, un panneau solaire ayant un rendement de 20 % peut facilement répondre aux besoins énergétiques d’un ménage. Les chercheurs s’efforcent constamment d’améliorer l’efficacité des cellules photovoltaïques. Les cellules à jonctions multiples, qui utilisent plusieurs cellules solaires de longueurs d’onde différentes, ont atteint un rendement record de 40 %.