Informations sur les modules solaires

Cellules monocristallines

La fabrication de cellules en silicium monocristallin nécessite un matériau semi-conducteur de haute pureté. Les tiges monocristallines sont étirées à partir d’un matériau de silicium fondu et ensuite sciées en fines tranches. Cette méthode de fabrication garantit un degré d’efficacité relativement élevé.

Cellules polycristallines

Les cellules polycristallines, également appelées cellules multicristallines, sont fabriquées à l'aide d'un processus de coulée dans lequel le silicium liquide est coulé en blocs qui sont ensuite sciés en tranches. Lors de la solidification du lingot, des structures cristallines de différentes tailles sont générées. Les modules polycristallins ont pour la plupart un reflet bleuâtre, leur structure irrégulière les fait scintiller au soleil. Ils sont légèrement moins efficaces que les modules monocristallins.

Cellules amorphes/couche mince

Le silicium amorphe ne forme pas une structure cristalline régulière, mais des arrangements atomiques irréguliers. Il est créé dans un réacteur à plasma par dépôt chimique en phase gazeuse de silane gazeux. Cela permet d'économiser de l'énergie et des matériaux lors du processus de fabrication, ce qui rend ces cellules très rentables. Les cellules en silicium amorphe sont très résistantes à la température et peuvent être facilement adaptées aux besoins individuels en termes de taille, de conception et de capacité. Ils peuvent être connectés en série en même temps que les cellules sont formées, ce qui facilite la création de panneaux dans une variété de tensions. La plupart des modules solaires flexibles sont constitués de technologie amorphe.

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Un type spécial de cellule solaire au silicium est ce que l'on appelle la cellule à contact arrière. Ils ont des contacts métalliques positifs et négatifs sur la surface arrière. Cela permet à la surface face au soleil d'être uniformément noire, sans les électrodes métalliques présentes sur la plupart des cellules solaires. La structure de cellule de contact arrière permet au module de gagner plus d'électricité par unité de surface et conduit à une apparence plus favorable.

Cellules CIS/CIGS

CIS signifie Cuivre, Indium et Sélénium et CIGS signifie Séléniure de Cuivre, Indium et Gallium. La technologie CIS/CIGS est généralement souvent utilisée pour les modules solaires flexibles. L'absorbeur CIS/CIGS est déposé sur un support en verre ou en plastique, avec des électrodes à l'avant et à l'arrière pour collecter le courant. La couche semi-conductrice utilise la lumière la plus large de toutes les technologies solaires. Les cellules CIS/CIGS atteignent des rendements de conversion élevés à de faibles coûts de production, grâce au fait qu'elles ont la réponse spectrale la plus élevée de toutes les technologies photovoltaïques. Ils conviennent à une application sur des substrats flexibles et peuvent être fabriqués sur de fines feuilles de polymère sans aucun compromis sur l'efficacité de conversion.

De la cellule au module

Les cellules solaires individuelles sont interconnectées à des modules de plus grande capacité. Ils sont connectés en série et en parallèle afin de pouvoir fournir des tensions ou des capacités adaptées aux différents domaines d'application. Une connexion de cellules en série entraîne une tension plus élevée, une connexion en parallèle implique un courant plus élevé. Les modules solaires sont proposés pour différentes applications avec différentes capacités nominales et tensions. Les spécifications du module solaire se réfèrent aux conditions de test standard d'un rayonnement solaire de 1 000 W/m² avec une température de cellule de 25°. La plupart des modules solaires hors réseau sont constitués de 36, 72 ou 142 cellules pour obtenir une tension favorable pour la batterie de 12 VDC, 24 VCD ou 48 VDC. Les modules standard pour les systèmes connectés au réseau comportent 60 cellules.

Informations sur le connecteur PV

Les termes « mâle » et « femelle » font référence au contact électrique à l'intérieur du boîtier de la fiche, et non à son aspect visible.

Nous avons introduit les termes PV Standard3 et PV Standard4 pour correspondre aux systèmes de fiches. Ces systèmes de fiches peuvent être connectés à la fois avec des rallonges de câble QuickCab3 et QuickCab4 et des adaptateurs QuickClip3 ou QuickClip4 et peuvent être combinés avec tous les systèmes de fiches PV de 3 mm et 4 mm disponibles dans le commerce. Ces systèmes de fiches nécessitent généralement une pince à sertir.

Il existe également des systèmes de fiches sans outil qui présentent 2 caractéristiques essentiellement différentes :

• PV Standard4 peut être connecté directement et sans outil à un câble à l'aide d'un clip à ressort et peut être combiné avec tous les systèmes de fiches et adaptateurs de 4 mm
• PV Standard4 peut également être câblé sans utiliser d'outils, mais ils ne sont pas compatibles avec les systèmes de fiches commerciaux de 4 mm. Ce joint de câble peut être inversé et retiré du câble.

L'étanchéité du boîtier de la fiche n'est pas garantie dans le cas où des produits de différents fabricants sont utilisés.

La durabilité du système de fiche peut être réduite si les contacts électriques de différents fabricants sont incompatibles avec les matériaux et si une érosion des contacts est impliquée.

Orientation

Une étude préliminaire de l'emplacement et de la disposition appropriée du générateur photovoltaïque est importante pour maximiser la production d'énergie du système photovoltaïque hors réseau. Le générateur photovoltaïque doit être installé avec un angle d’inclinaison et un angle d’azimut appropriés et avec un minimum d’ombrage.

Angle d'inclinaison

Les panneaux photovoltaïques sont plus efficaces lorsqu'ils sont perpendiculaires aux rayons du soleil. La valeur par défaut est un angle d'inclinaison égal à la latitude de la station. Cela maximise normalement la production annuelle d’énergie. Plus le système est installé près de l’équateur, plus l’angle d’inclinaison doit être petit.

Cependant, plus le système est éloigné de l'équateur, plus la course du soleil et l'altitude du soleil varient tout au long de l'année. En Europe par exemple, l'altitude solaire en été atteint 60 – 65° alors qu'en hiver les angles solaires sont aussi bas que 13 – 18°. Cela signifie que l’angle d’inclinaison parfait varie tout au long de l’année. Pour optimiser la capture des panneaux solaires, un angle d'inclinaison de 28 à 30° en Europe est recommandé, plus 15° en hiver ou moins 15° en été.

Angle d'inclinaison : plus le système est installé près de l'équateur, plus l'angle d'inclinaison doit être petit.

Orientation géographique – Angle d’azimut

Pour maximiser la collecte possible de l'énergie solaire quotidienne et saisonnière, les modules photovoltaïques doivent être orientés géographiquement. Un panneau solaire face à l’équateur promet le rendement énergétique le plus élevé. Dans l'hémisphère nord, l'orientation optimale d'un module photovoltaïque est le sud vrai (azimut 180°), dans l'hémisphère sud, c'est le nord vrai. Cependant, les modules photovoltaïques peuvent être orientés jusqu'à 45° à l'est ou à l'ouest du sud (ou du nord) sans diminuer significativement leurs performances.

Ombrage des cellules photovoltaïques

La puissance électrique des cellules photovoltaïques est très sensible à l’ombrage. Même lorsqu’une petite partie du panneau est ombragée et que le reste reste exposé au soleil, la puissance électrique diminue considérablement. L'ombrage des arbres, des poteaux, des antennes, des cheminées, des bâtiments existants ou futurs du quartier ont tous un impact majeur sur la production d'énergie photovoltaïque. La diminution de la production d'énergie due à l'ombrage trouve son explication électronique dans la connexion en série des panneaux solaires. En raison d'un flux réduit d'électrons ou, dans le pire des cas, d'électrons inversant leur trajectoire à travers la partie ombragée de la jonction pn, la production d'énergie de l'ensemble du générateur photovoltaïque en souffre.