Panneaux solaires: classification + aperçu des panneaux domestiques

Plus récemment, les systèmes énergétiques autonomes pour les maisons ont semblé fantastiques. Aujourd'hui, ils entrent avec confiance dans nos vies. Les Européens penchés utilisent depuis longtemps les soi-disant panneaux solaires pour alimenter leur maison en électricité. En Russie, ces systèmes gagnent encore en popularité. Cela est dû au coût relativement élevé de l'équipement. Cependant, les technologies de sa production s'améliorent et le prix des appareils baisse progressivement, les rendant plus accessibles aux clients. Quels panneaux choisir pour une maison privée? Faisons les choses correctement.

Le principe des cellules solaires

Les appareils qui convertissent la lumière du soleil en électricité fonctionnent selon un principe assez simple. Pour le comprendre, rappelez-vous simplement le cours de physique de l'école. En particulier, actualisez les connaissances sur ce qu'est une jonction p-n. C'est lui qui est capable de convertir l'énergie lumineuse en énergie électrique. Ce phénomène illustre clairement l'expérience d'un transistor scié. La lumière tombe sur la jonction pn et le voltmètre qui y est connecté commence à enregistrer des valeurs insignifiantes du courant électrique. Avec une augmentation de la zone de jonction pn, la quantité d'électricité générée augmentera.

Le principe de fonctionnement des panneaux solaires est basé sur la conversion de l'énergie lumineuse en énergie électrique. La grande surface des panneaux vous permet de générer plus d'énergie.

Tous les convertisseurs photovoltaïques modernes fonctionnent selon ce principe. La surface relativement grande des plaques avec des jonctions p-n vous permet d'obtenir suffisamment d'électricité. Les matériaux et la construction connaissent une amélioration continue, grâce à laquelle le coefficient de conversion photoélectrique augmente, ce qui est également l'efficacité de l'appareil. L'amplitude de la tension et du courant de sortie de la batterie solaire dépend directement du degré de lumière ambiante de l'appareil.

Types de convertisseurs photoélectriques

Le nombre de variétés de panneaux solaires modernes est proche de dix. Chaque variation a ses propres caractéristiques. Tous peuvent être conditionnellement divisés en deux grands groupes - film de silicium et polymère. Examinons plus en détail chacun d'eux.

Panneaux solaires en silicium

Les appareils génèrent un courant continu, qui apparaît à la suite du contact avec une plaque de silicium ou de silicium-hydrogène du rayonnement solaire. Les caractéristiques du matériau sont telles que les rayons du soleil qui s'y abattent déplacent les électrons des orbites des atomes. Les électrons libérés forment un courant électrique.De tels dispositifs se caractérisent par une efficacité maximale, mais assez difficile à fabriquer, ce qui les rend coûteux. Il existe plusieurs variétés de batteries au silicium.

Vue # 1 - Convertisseurs monocristallins

Une caractéristique distinctive des éléments de ce type est la direction des cellules photosensibles strictement dans une direction. D'une part, c'est très bien, car cela vous permet d'obtenir le plus haut de tous les systèmes d'efficacité similaires. Pour les convertisseurs monocristallins, il atteint 22%. Cependant, pour le fonctionnement, le panneau doit toujours être tourné vers le soleil, sinon l'efficacité énergétique diminuera fortement.

La lumière diffuse au coucher du soleil ou à l'aube, les jours nuageux donne un très petit résultat, ce qui fait des convertisseurs monocristallins un bon choix pour les régions du sud où il y a beaucoup de jours ensoleillés. Extérieurement, ces systèmes se distinguent facilement par les coins biseautés des panneaux, ce qui est dû aux particularités de leur fabrication et à la couleur noire profonde que donnent les cellules dirigées dans une direction.

Les modules monocristallins se caractérisent par leur efficacité la plus élevée. Ils sont constitués de cristaux de silicium orientés strictement dans une seule direction.

Vue # 2 - Batteries polycristallines

Les cristaux de silicium omnidirectionnels sont situés sur les plaques, ce qui donne une efficacité inférieure à celle des monocristaux. C'est environ 18%. L'aspect des panneaux est également différent. Ce sont des plaques de la bonne forme carrée en bleu foncé. L'hétérogénéité de leur structure et de leur couleur s'explique par le fait que des cristaux de silicium hétérogènes sont inclus dans leur composition, et en outre, certaines impuretés sont présentes.

Les cellules solaires polycristallines se caractérisent par une structure inhomogène et la présence de cristaux de silicium orientés dans différentes directions

Pour la fabrication de panneaux polycristallins, non seulement le silicium primaire peut être utilisé, mais aussi les matières premières secondaires préparées. Cela explique la présence d'un certain nombre de défauts dans l'équipement. Le principal avantage de ces plaques est leur bonne efficacité énergétique en lumière diffuse, ce qui les rend indispensables pour les zones où le temps nuageux n'est pas rare.

Vue # 3 - Panneaux en silicium amorphe

Les éléments amorphes sont des couches très minces de silicium, qui sont obtenues en pulvérisant le matériau sous vide. La base est une feuille en métal, en plastique ou en verre de haute qualité. L'efficacité de tels appareils est faible et ne s'élève qu'à 6%. Cela s'explique par l'épuisement plus rapide des couches de silicium que les plaquettes cristallines sous l'influence du rayonnement solaire. Comme le montre la pratique, l'efficacité des panneaux amorphes après deux mois de fonctionnement est réduite d'environ 20%. Après un an et demi à deux ans, la batterie peut tout simplement tomber en panne.

Les modules en silicium amorphe ont une faible efficacité, mais ils fonctionnent très efficacement dans des conditions de flux lumineux diffus

Cependant, leur utilisation est justifiée. Les cellules photosensibles sont orientées de manière aléatoire, ce qui augmente considérablement l'efficacité des appareils par temps nuageux et en lumière diffusée. De plus, le degré d'absorption du flux lumineux entrant dans les panneaux amorphes est presque vingt fois supérieur à celui des appareils concurrents en silicium similaires. La technologie sans déchets pour la production de telles batteries peut réduire considérablement leur coût. Extérieurement, les plaques amorphes se distinguent par une couleur gris foncé.

Vue # 4 - Convertisseurs photo hybrides

Ces panneaux combinent des microcristaux et du silicium amorphe. Les propriétés des convertisseurs de flux lumineux hybrides sont très proches des propriétés des éléments polycristallins. La seule différence est que leurs performances dans des conditions de lumière ambiante sont beaucoup plus élevées. Une autre caractéristique distinctive de ces panneaux est la capacité de convertir non seulement le rayonnement ultraviolet, mais aussi les rayons infrarouges en courant électrique.

Convertisseurs solaires à film polymère

Une alternative prometteuse aux batteries au silicium. Il s'agit d'un film composé d'une couche active polymère, d'électrodes en aluminium, d'un substrat flexible organique et d'une couche de protection spéciale. Les photocellules à film sont interconnectées, ce qui entraîne une batterie solaire en rouleau. Ces appareils sont très flexibles, compacts et légers. Leur coût est légèrement inférieur à celui des analogues du silicium, car le silicium coûteux n'est pas utilisé dans la production. De plus, les appareils sont plus respectueux de l'environnement, car ils ont moins d'impact sur l'environnement.

L'efficacité de tels appareils est faible. C'est environ 6,5%. À l'échelle industrielle, les premières batteries en polymère ont commencé à être produites au Danemark. Le processus de production consiste en une impression multicouche spéciale d'une cellule solaire sur un film flexible spécial. Il peut ensuite être coupé, tordu et transformé en panneaux solaires de presque toutes les tailles. Le coût des éléments de film est d'un ordre de grandeur inférieur à celui du silicium. Cependant, trouver de tels panneaux en vente est encore très difficile. La production est à un stade précoce de développement.

Pour la fabrication de modules solaires en polymère ne nécessitent pas de silicium coûteux, ce qui réduit considérablement le coût de production

Ce que le marché offre - Aperçu des fabricants

Un large assortiment de panneaux poly et monocristaux est présenté sur le marché russe. La plupart d'entre eux sont fabriqués en Chine, ce qui n'est pas surprenant, car ce pays est un leader dans la production et la vente de divers systèmes de production d'énergie solaire. Les produits allemands de SCHOTT et Calixo, les japonais de SHARP et les produits des entreprises russes sont également représentés sur le marché. Ces derniers sont le plus souvent impliqués dans l'assemblage de cellules solaires à partir de composants fabriqués en Chine.

Néanmoins, certaines entreprises produisent des photoconvertisseurs. L'usine de Hevel, située à Novocheboksarsk, produit des panneaux hybrides à couches minces. L'usine Saturn de Krasnodar est spécialisée dans les panneaux solaires fonctionnant à l'arséniure de gallium. Ces derniers sont principalement destinés à l'industrie spatiale. Les modules domestiques sont produits par deux entreprises: Usine d'appareils Cermet à Ryazan et Telecom-STV à Zelenograd.

Les fabricants nationaux produisent divers types de panneaux solaires au silicium

L'usine de Ryazan produit deux principaux types d'appareils:

• RZMP-130-T avec une plage de puissance de 105 à 145 watts.
• RZMP-220-T avec une plage de puissance de 200 à 240 watts.

Les appareils sont constitués de plusieurs éléments connectés en série. Le panneau est recouvert de verre texturé trempé hautement transparent et placé dans un profil en aluminium. Cette conception donne la force de la batterie et protège contre les conditions météorologiques défavorables. Le coût de tels appareils est assez élevé. Par exemple, le modèle RZMP-130-T, dont la puissance est de 120 watts, coûtera à l'acheteur plus de 16 000 roubles.

Telecom-STV produit beaucoup plus de modèles différents de panneaux solaires. Parmi eux se trouvent des modules poly et monocristaux, des batteries flexibles spécialisées et spéciales, ainsi que des panneaux monocristallins d'une efficacité accrue. La tension de sortie peut être adaptée pour les systèmes haute tension (34-38 V) et basse tension (17-18,5 V).

Les modules en silicone sont disponibles dans un cadre en aluminium, recouvert d'un verre texturé spécial. Le fabricant accorde cinq ans de garantie sur ses batteries et certifie son équipement, bien que la loi ne l'exige pas. Les panneaux Zelenograd sont plus légers et moins globalement que Ryazan. Leur coût est presque une fois et demie inférieur, malgré le fait que la qualité des panneaux solaires est constamment élevée.

Les modules solaires en silicium amorphe de l'usine Hevel peuvent fonctionner dans diverses conditions climatiques

Hevel Plant est le seul à produire des modules utilisant la technologie micromorphique.Ce sont des plaques réalisées à base de silicium amorphe avec une certaine quantité de microcristaux intercalés. Les panneaux fonctionnent efficacement dans la lumière ambiante et rivalisent en toute confiance avec les batteries poly et monocristaux. L'entreprise vient tout juste de commencer la production, il n'est donc pas encore possible de la trouver dans tous les magasins. Le coût de tels panneaux est assez abordable. Un appareil d'une puissance de 125 W devra payer environ 10 000 roubles, ce qui est légèrement supérieur à celui du principal concurrent de Taiwan Green Energy Technology. Leurs produits aux propriétés similaires coûtent environ 7 000 roubles.

La gamme de panneaux solaires est très large. Et seule une personne qui va acheter un photoconvertisseur peut décider à quelle option elle doit s'arrêter. Dans le même temps, il convient de prendre en compte l'avis d'experts qui recommandent de choisir des modules polycristallins pour organiser une alimentation autonome à la maison. Il est clair que le monocristal est plus efficace, mais il ne faut pas oublier qu'il s'agit d'un indicateur plutôt arbitraire. L'utilisation de panneaux solaires devient de plus en plus populaire. Malgré leur coût élevé, ces appareils sont rapidement rentables. Et surtout, elles vous permettent d'obtenir l'électricité nécessaire presque «à partir de rien».