Fabrication d’un panneau solaire : Tout ce qu’il faut savoir

Vous aussi vous avez pensé au solaire pour vous protéger de la hausse des prix de l’électricité ? Eh bien vous devez sûrement vous poser tout un tas de questions :

Comment fonctionne un panneau solaire ? Comment est-il fabriqué ? Est-ce que c’est fiable ? Combien ça coûte ?

Eh bien dans ce guide je vous explique comment ils sont fabriqués. Vous allez voir que ça répond aussi à toutes les autres questions.

Je vous propose d’aborder tous ces points :

  • Le processus de fabrication
  • La composition d’un panneau (on va parler de terres rares)
  • Les différentes technologies qui existent (et celle que vous devez choisir)
  • La pollution qu’ils entraînent quand on les fabrique
  • Où ils sont produits
  • Combien ça coûte de passer à l’énergie solaire

Avant d’entrer dans le vif du sujet il faut que l’on se mette d’accord sur ce qu’est un panneau solaire. Beaucoup de personne confondent panneau solaire et panneau photovoltaïque.

Quelle est la différence entre un panneau solaire et un panneau photovoltaïque ?

Le panneau solaire, c’est un capteur qui fonctionne avec l’énergie solaire. Ça veut dire que “panneau solaire“ désigne aussi bien un module qui produit de la chaleur qu’un module qui produit de l’électricité.

Le panneau photovoltaïque produit de l’électricité avec la lumière du soleil. Le panneau thermique, lui, utilise les calories du soleil pour créer de la chaleur.

Moi ce que je vais vous expliquer dans ce guide, c’est comment on fabrique un panneau photovoltaïque.

Comment est fabriqué un panneau solaire ?

Pour fabriquer un capteur solaire il faut passer par différentes étapes. On va les voir une à une, comme ça, vous allez comprendre tout le processus dans son ensemble.

Le processus de fabrication d’un panneau solaire

Environ 90 % des panneaux solaires installés dans le monde sont faits à base de silicium. C’est un élément chimique présent sur terre (le plus présent après l’oxygène).

On ne le trouve pas directement à l’état pur. Il faut donc le traiter avant de pouvoir l’utiliser.

L’extraction

Tout d’abord, on récupère le silicium avec une réaction chimique de “carboréduction“. Ça veut dire qu’on fait chauffer des minéraux riches en silice. Par exemple on fait chauffer du sable ou du quartz à 3 000 °C. Après ça, on obtient un silicium pur à 98 voire 99%.

La transformation

Une fois extrait, il faut l’enrichir et le cuire dans un four à plus de 1 500 degrés. Quand il sort du four on peut le transformer en lingots qui sont découpés en fines tranches. On appelle ces tranches « wafers » elles sont aussi épaisses qu’une feuille de papier.

Le traitement

Les wafers sont traités chimiquement avec un antireflet, avec ça ils peuvent convertir plus de lumière en électricité.

Pour que le wafer se transforme en cellule photovoltaïque, il reste à ajouter du phosphore sur sa face avant. En fait, le phosphore contient beaucoup d’électrons par rapport au silicium.

Sur la face arrière on ajoute du bore, le bore contient beaucoup moins d’électrons que le silicium. Vous voyez où je veux en venir ?

On peut comparer la face avant du wafer à la borne positive d’une pile, et sa face arrière à la borne négative. En fait, on obtient une pile électrique inépuisable alimentée par la lumière du soleil. Si cette partie n’est pas assez claire je vous encourage à lire mon guide sur le fonctionnement d’un panneau.

L’assemblage du panneau solaire

Passons maintenant à l’assemblage.

Pour faire simple : on prend entre 60 et 72 cellules photovoltaïques et on les connecte toutes ensemble. Après on les place dans un cadre en aluminium pour les protéger.

L'assemblage des panneaux solaires est la dernière étape de la fabrication
Les cellules photovoltaïques sont toutes reliées entre elles.

Un verre trempé de 3 à 4 mm d’épaisseur est installé sur la face avant. Autant vous dire qu’avec ça, votre panneau résiste très facilement à la grêle.

Une boîte de jonction est fixée sur la face arrière du panneau. Dans cette boîte on retrouve tous les câbles de connexion qui relient les panneaux entre eux et à l’onduleur solaire.

Et voilà, il ne reste plus qu’à les poser sur le toit.

À partir d’ici vous savez de quoi est composé un panneau et comment on assemble tous ses composants.

On a parlé du silicium, le silicium n’est pas une terre rare. J’aimerais revenir sur ce point avant d’aller plus loin, c’est une idée reçue qui à la dent dure.

Les panneaux solaires sont-ils fabriqués à partir de terres rares ?

En général, quand on installe un système solaire, c’est qu’on est sensible à la préservation de l’environnement. Ça n’aurait donc aucun sens d’utiliser des terres rares pour produire de l’électricité, pas vrai ?

Soyez rassuré(e)s, on n’en utilise pratiquement pas dans le photovoltaïque. Du moins pas dans les panneaux qu’on va vous installer.

Pour être totalement transparent avec vous, moins de 10 % d’entre eux en contiennent. Mais il existe effectivement des panneaux solaires faits de terres rares.

Je pense à la technologie dite « couche mince », le module est constitué de cuivre, d’indium et de gallium. Ce sont les mêmes métaux rares qu’on retrouve dans les écrans LCD par exemple.

Vous pouvez donc produire votre électricité verte l’esprit tranquille. Le silicium n’est pas une terre rare. C’est d’ailleurs le moment opportun pour vous parler des différentes utilisations du silicium.

Quelles sont les trois grandes familles de cellules photovoltaïques ?

Vous pouvez trouver plusieurs types de panneaux solaires sur le marché. On regarde ensemble les 3 plus connus.

Panneau solaire monocristallin

Ils sont constitués de cellules photovoltaïques monocristallines. C’est-à-dire que la cellule solaire n’est composée que d’un seul cristal de silicium.

Ici, il faut une grande quantité de silicium, ce qui rend ce type de panneau un peu plus cher (mais aussi plus performant).

C’est le plus rentable du marché. Certains capteurs monocristallins peuvent aller jusqu’à 24% de rendement. Vous voulez savoir comment c’est possible ?

C’est dû à la pureté de sa composition. Comme la cellule est composée d’un seul cristal, la couleur du panneau est homogène et sombre. Il capte donc mieux la lumière du soleil. C’est cette technologie que je vous recommande d’installer.

Petit aparté pendant qu’on parle de rendement, je vous ai listé mes meilleurs conseils pour optimiser le vôtre. Vous pouvez télécharger votre pdf en cliquant ici.

Panneau solaire polycristallin

Le panneau solaire polycristallin, lui, est composé de plusieurs cristaux de silicium. Vous vous en doutez, ici il faut moins de silicium, le panneau coûte moins cher.

Sa couleur est bleutée et non uniforme. Je ne vous en dis pas davantage parce que ce panneau ne se vend presque plus. Si le sujet vous intéresse, vous pouvez me poser vos questions en commentaires.

La fabrication de panneau solaire peut varier suivant les cellules
Les cellules monocristallines et polycristallines peuvent être utilisées dans les panneaux solaires.

Panneau solaire à couche mince

Cette technologie a la particularité de pouvoir fonctionner avec une lumière artificielle ou par temps nuageux. Attention ici on parle d’un rendement qui ne va pas au-delà des 7%.

En fait ce sont les cellules que vous retrouvez sur les calculatrices ou sur les montres.

Vous vous souvenez comment on en est venu à parler des différentes cellules de silicium ? Je vous disais que beaucoup de personnes pensaient que les panneaux étaient constitués de terres rares.

Maintenant j’aimerais traiter une autre idée reçue. J’entends souvent dire que la fabrication des modules photovoltaïques est polluante.

Est-ce que les panneaux solaires polluent ?

Bon, j’imagine que vous le savez déjà, mais quand un panneau produit de l’électricité il ne rejette pas de CO2.

Là où ça pêche c’est surtout au niveau de la production. C’est la transformation du silicium qui demande beaucoup d’énergie…

Vous connaissez le principe de l’énergie grise ? C’est la somme de toutes les énergies qui sont indispensables à la production d’un seul matériau. Eh bien le panneau solaire produit plus d’énergie tout au long de sa vie, qu’il n’en a fallu pour le fabriquer.

En fait, un capteur rembourse sa dette énergétique dans les 5 premières années. Ce qui veut dire qu’après 5 ans il ne produit que de l’électricité 100% décarbonée.

La durée de vie d’un module dépasse largement les 30 années. Je vous laisse vous faire votre propre opinion. Moi je pense que le solaire est bien une solution écologique.

N’oubliez pas non plus qu’ils sont recyclables à 95% (les 5% restants correspondent à des pertes pendant le processus de recyclage).

Ah, et encore une chose, quand je parle d’énergie grise, je prends bien en compte le transport du panneau. Parce que, oui, vous imaginez bien qu’ils ne sont pas tous produits en France.

Où sont fabriqués les panneaux solaires ?

Ce n’est une surprise pour personne, la plupart des modules photovoltaïques sont conçus en Asie. Pour une simple et bonne raison : ils possèdent un savoir-faire plus ancien que le nôtre et font des économies d’échelle importantes.

Du coup ça a été compliqué pour les entreprises européennes de survivre à la concurrence asiatique.

La fabrication de panneau solaire se fait en Asie
Majoritairement, les panneaux solaires sont conçus en Asie à cause du savoir-faire.

Vous avez déjà entendu parler de panneaux solaires français ? Bien souvent ça veut dire qu’ils ont été assemblés en France, ou que le cahier des charges est Français.

Attention, ce n’est pas le cas pour les onduleurs. Vous pouvez trouver des onduleurs photovoltaïques qui sont bien fabriqués en France.

Maintenant que vous savez comment est fabriqué et d’où vient un panneau solaire, vous pouvez imaginer quel est son coût de production. On aborde tout de suite la question du prix.

Combien coûte un panneau solaire ?

Je vous donne tout de suite une fourchette des prix qui se pratiquent. Vous allez voir que ce sont les prix pour une installation entière (on ne produit pas de l’électricité avec un seul panneau) :

Les aides de l'État sont déduites des prix affichés. Ce tableau vous indique le prix à ne pas dépasser pour une installation, en fonction de sa puissance et les prix pratiqués chez Nouvel’R Énergie pour du matériel d’entrée de gamme sans option, main-d’œuvre et démarches administratives incluses.

Les prix dépendent de la puissance qu’il faut installer. Si jamais vous n’avez pas idée de la puissance qu’il vous faut, vous pouvez essayer notre simulateur en ligne. Je pense qu’il vaut mieux faire une étude de rentabilité avec un pro, mais au moins avec ça, vous avez une base.

Petit aparté, en ce qui concerne les prix, il faut tenir compte de plusieurs critères :

  • Quelle est la puissance du panneau ?
  • Quelle est sa technologie ?
  • Est-ce qu’il possède un micro-onduleur intégré ?

Tous ces points peuvent faire augmenter le prix de votre installation finale.

Revenons-en à notre sujet de base. La fabrication d’un panneau solaire. Il faut savoir qu’une fois que votre module est fabriqué, il est testé en laboratoire. Je vous propose de regarder ça de plus près.

Quelles sont les conditions optimales de fonctionnement d’un capteur photovoltaïque ?

Vous avez peut-être déjà regardé les différentes offres de panneaux photovoltaïques. Dans ce cas on regarde les caractéristiques du produit pour choisir le meilleur.

Plus généralement on regarde surtout la puissance et le rendement. Aujourd’hui on pose beaucoup de capteurs qui ont une puissance watt crête (Wc) de 375 minimum.

Il faut bien faire attention à cette donnée parce qu’elle est calculée en laboratoire. Pendant les tests on réunit toutes les conditions optimales :

  • inclinaison entre 30 et 35°
  • exposition optimale à la lumière
  • température ambiante à 25°

Autant vous dire que sur votre toit vous ne pourrez jamais avoir ces 3 conditions réunies.

Donc quand vous voyez un panneau qui affiche 375 Wc, ça veut dire qu’en laboratoire il produit 375W. Sur votre toit par contre il ne produira pas systématiquement 375W.

Allez on récapitule tout ce qu’on vient de voir avant de se quitter.

Fabrication des panneaux solaires : ce qu’il faut retenir

Voici les points qu’il faut retenir dans tout ce que nous venons de voir :

  • Les panneaux que vous allez installer sur votre toit ne contiennent pas de terres rares.
  • Le silicium qui compose un panneau solaire et le deuxième élément le plus présent sur Terre.
  • Aujourd’hui un panneau solaire monocristallin a un rendement qui va de 18 à 24%.
  • Le panneau solaire rembourse sa dette énergétique en peu de temps et il est recyclable à 95%.

J’espère que ce guide vous a plu et qu’il a répondu à vos questions. Je vous laisse regarder la section FAQ. Il y a peut-être des sujets qui vont vous intéresser.

FAQ

Quels sont les composants d’un panneau solaire ?

Les capteurs photovoltaïques sont constitués majoritairement de verre, d’aluminium et de silicium

Quel est le rôle du panneau solaire ?

Le panneau solaire, sous toutes ses formes, récupère l’énergie solaire et la transforme. Il peut produire de la chaleur, de l’électricité ou les deux.

Quelle puissance de panneau solaire pour une maison ?

Si l’on prend une maison de 100 m² entièrement équipée en électrique, on considère qu’une installation de 3 kWc sera suffisante. Il faut installer à peu près 10 capteurs solaires.

Les panneaux solaires chinois sont-ils à éviter ?

Non, les panneaux solaires chinois sont tout aussi performants que les panneaux européens ou américains. 7 d’entre eux font partie du top 10 des modules photovoltaïques les plus vendus.

Faut-il choisir un panneau solaire 60 ou 72 cellules ?

Les panneaux 72 cellules sont plus puissants que les 60 cellules. Ils sont aussi plus lourds, tout dépend de votre toiture.

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