Comment est construit un panneau solaire ?

Un module solaire photovoltaïque se compose de cellules solaires, de verre, d’EVA, d’une feuille de fond et d’un cadre.

Il existe 3 types de panneaux solaires disponibles sur le marché :

  • panneaux solaires monocristallins
  • panneaux solaires polycristallins
  • panneaux solaires à couche mince

Ainsi, au niveau de la structure cellulaire, il existe différents types de matériaux pour la fabrication, tels que le silicium mono, le polysilicium ou le silicium amorphe (AnSi). Les deux premiers types de cellules ont un processus de fabrication assez similaire.

Étape 1 : Sable

Tout commence avec la matière première, qui dans notre cas est le sable. La plupart des panneaux solaires sont faits de silicone, qui est le principal composant du sable de plage naturel. Le silicone est disponible en abondance, ce qui en fait le deuxième élément le plus disponible sur Terre. Cependant, la conversion du sable en silicium de haute qualité coûte cher et est un processus énergivore. Le silicium de haute pureté est produit à partir de sable de quartz dans un four à arc à très haute température.

Étape 2 : Lingots

Le silicone est recueilli, généralement sous forme de roches solides. Des centaines de ces roches sont fondues ensemble à très haute température pour former des lingots en forme de cylindre. Pour obtenir la forme souhaitée, on utilise un four cylindrique en acier.  Dans le processus de fusion, on veille à ce que tous les atomes soient parfaitement alignés dans la structure et l’orientation désirées.

Les cellules monocristallines sont fabriquées à partir d’un monocristal de silicium. Mono Silicon a une plus grande efficacité dans la conversion de l’énergie solaire en électricité, donc le prix des panneaux monocristallins est plus élevé.

Les cellules de polysilicone sont fabriquées à partir de la fusion de plusieurs cristaux de silicium. On les reconnaît à l’aspect de verre brisé donné par les différents cristaux de silicium. Après le refroidissement du lingot, le meulage et le polissage sont effectués, laissant le lingot avec les côtés plats.

Étape 3 : Plaquettes

Les plaquettes représentent l’étape suivante dans le processus de fabrication. Le lingot de silicium est tranché en disques minces, également appelés plaquettes. Une scie à fil est utilisée pour la coupe de précision. La finesse de la plaquette est similaire à celle d’un morceau de papier.

Comme le silicium pur est brillant, il peut réfléchir la lumière du soleil. Pour réduire la perte de lumière du soleil, un revêtement antireflet est appliqué sur la plaquette de silicium.

Étape 4 : Les cellules solaires

Les procédés suivants convertiront une tranche de silicium en une cellule solaire capable de convertir l’énergie solaire en électricité.

Chacune des plaquettes est traitée et des conducteurs métalliques sont ajoutés sur chaque surface. Les conducteurs donnent à la plaquette une matrice en forme de grille à la surface. Cela garantira la conversion de l’énergie solaire en électricité. Le revêtement facilitera l’absorption de la lumière du soleil, plutôt que de la réfléchir.

Dans une chambre en forme de four, le phosphore est diffusé en couche mince sur la surface des plaquettes. Ceci chargera la surface avec une orientation électrique négative. La combinaison du bore et du phosphore donnera la jonction positive – négative, ce qui est critique pour le bon fonctionnement de la cellule PV.

Étape 5 : De la cellule solaire au panneau solaire

Les cellules solaires sont soudées ensemble, en utilisant des connecteurs métalliques pour relier les cellules. Les panneaux solaires sont constitués de cellules solaires intégrées dans une structure matricielle. L’offre standard actuelle sur le marché est la suivante :

  • 48 panneaux de cellules – convient aux petits toits résidentiels.
  • Panneaux de 60 cellules – c’est la taille standard.
  • Panneaux de 72 cellules – utilisés pour les grandes installations.Lg Panel 11

Une fois les cellules assemblées, une fine couche de verre (environ 6-7 mm) est ajoutée sur la face avant, face au soleil. La feuille de fond est faite d’un matériau à base de polymère très durable. Cela empêchera l’eau, le sol et d’autres matériaux d’entrer dans le panneau par l’arrière. Par la suite, la boîte de jonction est ajoutée, afin de permettre les connexions à l’intérieur du module.

Le tout est assemblé une fois le cadre assemblé. Le cadre offre également une protection contre les chocs et les intempéries. L’utilisation d’un cadre permet également de monter le panneau de différentes manières, par exemple avec des pinces de montage.

L’EVA (éthylène-acétate de vinyle) est la colle qui lie tout ensemble. Il est très important que la qualité de l’encapsulant soit élevée afin de ne pas endommager les cellules dans des conditions climatiques difficiles.

Étape 6 : Tester les modules

Une fois que le module est prêt, des tests sont effectués pour s’assurer que les cellules fonctionnent comme prévu. Les STC (Standard Test Conditions) sont utilisés comme point de référence. Le panneau est placé dans un testeur de flash à l’usine de fabrication. Le testeur délivrera l’équivalent de 1000W/m2 d’irradiance, une température de cellule de 25°C et une masse d’air de 1,5g. Les paramètres électriques sont notés et vous pouvez trouver ces résultats sur la fiche technique de chaque panneau. Les cotes révéleront la puissance de sortie, le rendement, la tension, le courant, le courant, l’impact et la tolérance à la température.

En dehors du STC, chaque fabricant utilise le NOCT (température nominale de fonctionnement de la cellule). Les paramètres utilisés sont plus proches du scénario  » réel  » : température de fonctionnement du module en circuit ouvert à une irradiance de 800W/m2, température ambiante de 20°C, vitesse du vent de 1m/s. Là encore, les cotes de l’ENOCT se trouvent sur la fiche technique.

Le nettoyage et l’inspection sont les dernières étapes de la production avant que le module ne soit prêt à être expédié à domicile ou au travail.

La recherche et le développement dans l’industrie de l’énergie solaire vise à réduire le coût des cellules solaires et à augmenter l’efficacité. L’industrie de la fabrication de panneaux solaires devient plus compétitive et devrait devenir plus populaire que les sources d’énergie conventionnelles, comme les combustibles fossiles.