L’énergie électrique produite par les grandes unités thermiques représente près de 60 % de la consommation totale d’électricité dans de nombreux pays. Or, ces installations émettent constamment des gaz à effet de serre qui naturellement ont un impact majeur sur les eaux de surface et l’environnement en général. Face à cette réalité, les gouvernants et les chercheurs s’efforcent de trouver des solutions alternatives pour réduire l’empreinte carbone. Ainsi, des technologies de panneaux solaires révolutionnaires voient le jour. Des panneaux solaires monocristallins aux panneaux pérovskites, chaque technologie vise à maximiser l’efficacité de la conversion de la lumière solaire en électricité. Découvrez-les plus en détail dans la suite de l’article.
Panneaux solaires monocristallins
L’une des technologies les plus révolutionnaires dans le domaine de l’énergie solaire, ce sont les panneaux monocristallins. Composés de cellules solaires en silicium pur, leur particularité réside dans leur structure cristalline unique.
Ces panneaux, que vous pouvez faire facilement installer par l’équipe d’experts smartto.fr, sont fabriqués à partir de plaquettes de silicium monocristallin découpées. Le processus de fabrication commence par la fusion du silicium, suivi d’un refroidissement lent qui permet aux cristaux de se développer de manière ordonnée. Ce procédé donne naissance à un grand cristal de silicium pur sans imperfections.
Cette structure permet aux électrons de circuler plus facilement à travers le matériau, minimisant ainsi les pertes d’énergie pendant le transfert. Cela se traduit par une plus grande efficacité de conversion de la lumière solaire en électricité. Comparés à d’autres technologies, ces panneaux peuvent convertir une plus grande quantité de lumière solaire en électricité.
Leur efficacité peut atteindre jusqu’à 22 %. Cela signifie qu’ils peuvent convertir jusqu’à 22 % de l’énergie solaire incidente en électricité utilisable. Ce qui en fait une option idéale pour les applications résidentielles et commerciales où l’espace est limité et où l’optimisation de la production d’énergie est cruciale. Alors, pour des espaces très larges, les panneaux solaires polycristallins seraient plus propices.
Panneaux solaires polycristallins
Contrairement à la technologie monocristalline, les panneaux solaires polycristallins sont composés de multiples cristaux de silicium. Ils fonctionnent bien entendu grâce à l’effet photovoltaïque. Lorsque les photons de la lumière du soleil frappent la surface des cellules solaires, les électrons des atomes de silicium absorbent l’énergie et se libèrent.
Ce qui crée un courant électrique continu. Ce courant est ensuite acheminé vers un onduleur qui le convertit en électricité utilisable pour alimenter le réseau électrique. Même si la présence de multiples cristaux peut créer des imperfections au niveau de la frontière entre ces cristaux, les avancées technologiques améliorent progressivement leur efficacité.
Par ailleurs, les panneaux solaires polycristallins sont plus adaptés à des températures élevées. Ce qui les rend efficaces dans des environnements chauds ou ensoleillés. Aussi, ils sont moins sensibles aux dégradations induites par la lumière. Comparés aux technologies solaires classiques, ils perdent moins d’efficacité au fil du temps. Cela en fait une valeur ajoutée pour les consommateurs qui peuvent ainsi rentabiliser davantage leur investissement initial.
Cellules solaires à couches minces
Comme le nom l’indique bien évidemment, ces panneaux sont composés de couches ultraminces de matériaux semi-conducteurs tels que :
- Le silicium;
- Le tellurure de cadmium;
- Le cuivre indium gallium sélénium (CIGS).
Chaque couche du matériau semi-conducteur est conçue pour absorber différentes longueurs d’onde de la lumière solaire. Ainsi, même en conditions de faible luminosité, ces panneaux peuvent générer de l’électricité de manière satisfaisante.
En ce qui concerne leur efficacité énergétique, les cellules solaires à couches minces ont connu des progrès significatifs au fil des ans. Initialement, leur efficacité était inférieure à celle des panneaux solaires traditionnels à base de silicium cristallin. Mais leur rendement a considérablement augmenté grâce aux avancées technologiques. Actuellement, certains modèles de cellules solaires à couches minces peuvent atteindre une efficacité de conversion d’énergie de plus de 20 %, se rapprochant ainsi des panneaux solaires cristallins.
En pratique, ces cellules solaires offrent des opportunités pour des applications spécialisées. Par exemple, elles peuvent être utilisées pour alimenter des appareils électroniques portables comme les montres, les capteurs ou les systèmes de suivi. Leur souplesse et leur légèreté les rendent également adaptées à des applications militaires ou spatiales, où la réduction du poids et de l’encombrement est cruciale.
Panneaux solaires à concentration
Les panneaux solaires à concentration, également connus sous le nom de CSP (Concentrated Solar Power), sont une autre technologie révolutionnaire des énergies vertes. Ces panneaux se composent de plusieurs éléments clés. Tout d’abord, il y a des miroirs paraboliques ou des lentilles de Fresnel qui suivent le mouvement du soleil tout au long de la journée.
Ces miroirs ou lentilles concentrent la lumière solaire sur un point focal, où se trouve un récepteur. Le récepteur est constitué de cellules photovoltaïques hautement efficaces, capables de convertir la lumière solaire concentrée en électricité.
Grâce à cette capacité, les panneaux peuvent être utilisés pour générer de la chaleur à haute température. Ils permettent ainsi de produire de l’électricité même pendant la nuit ou lors de journées nuageuses. Et ce n’est pas fini.
Grâce à leur capacité à produire de la chaleur à des températures élevées, les panneaux solaires à concentration peuvent être utilisés pour alimenter des processus industriels. Pour la production d’acier ou la désalinisation de l’eau, ces panneaux sont plus adaptés. Ce qui en fait un potentiel énorme pour réduire l’empreinte carbone de certaines industries gourmandes en énergie.
Cellules solaires organiques
À partir de son nom, cette technologie prête souvent à confusion avec les cellules solaires à couches minces. Mais contrairement à ces dernières qui utilisent du silicium ou du tellurure de cadmium, les panneaux solaires organiques sont faits de polymères semi-conducteurs. Ces matériaux organiques permettent de créer des panneaux plus légers, souples et moins coûteux à produire que leurs homologues inorganiques.
Intégrer les cellules solaires organiques dans les bâtiments, les structures urbaines et les infrastructures revient alors à créer un environnement plus durable et économe en énergie. Des abris de bus, des panneaux d’affichage public et des bancs publics pourraient tous être équipés de cette technologie.
De même, elle peut être particulièrement bénéfique dans le domaine de la santé où la durée de vie prolongée des dispositifs médicaux est essentielle. Cela sera une source d’énergie durable et autonome pour les patients sans nécessité de recourir à des piles potentiellement dangereuses ou des recharges fréquentes.
Pour une performance plus optimale, ces panneaux peuvent être associés à des systèmes de suivi solaire intelligents. Lesquels systèmes ajustent automatiquement l’angle et la direction des panneaux pour suivre le mouvement du soleil tout au long de la journée.
Panneaux solaires hybrides
Ces panneaux solaires sont dits «hybrides», car ils combinent deux technologies distinctes : les cellules photovoltaïques traditionnelles et les cellules thermiques. Les premières convertissent la lumière du soleil en électricité, et les secondes absorbent les rayons infrarouges du soleil pour produire de la chaleur. Cette synergie entre les deux technologies permet d’optimiser l’efficacité énergétique du système solaire complet.
Opter pour les panneaux solaires hybrides présente en effet deux avantages majeurs. Tout d’abord, ces panneaux sont particulièrement adaptés aux climats variés et peuvent fonctionner efficacement même sous un ensoleillement partiel. Cette résilience aux conditions météorologiques diverses les rend plus adaptés aux régions où l’ensoleillement peut varier considérablement.
En outre, ces panneaux se distinguent par leur polyvalence. Grâce à leur design flexible et modulaire, ils peuvent être intégrés de manière discrète et s’adapter à différentes structures. Ils conviennent ainsi spécialement aux espaces limités comme les toits de bâtiments industriels ou résidentiels.
Toutefois, leur coût de fabrication est actuellement plus élevé que celui des panneaux solaires traditionnels. Ce qui amène de plus en plus de personnes à se tourner vers la technologie pérovskite.
Panneaux solaires pérovskites
Bien qu’ils soient la dernière technologie de cette sélection, les panneaux solaires pérovskites occupent une place de choix. Ces panneaux sont composés de matériaux à base de pérovskites qui sont une classe de cristaux inorganiques. Ils peuvent être combinés avec d’autres technologies solaires pour former des systèmes hybrides plus performants.
Par exemple, ils pourraient être utilisés conjointement avec des panneaux solaires monocristallins pour optimiser la production d’énergie dans des conditions spécifiques.
Ils sont également compatibles avec d’autres technologies telles que l’éolien, l’hydroélectricité ou les systèmes de stockage d’énergie. C’est dit qu’avec les panneaux solaires pérovskites, il devient possible de créer des réseaux d’énergie intelligents et résilients. Et ce n’est pas tout?!
Un autre avantage notable de ces panneaux solaires est leur potentiel pour être intégrés dans des dispositifs portables et des appareils électroniques. Imaginez des vêtements intelligents dotés de panneaux solaires invisibles à l’œil nu, qui permettent de recharger vos appareils mobiles en déplacement?! Ces panneaux flexibles pourraient également être utilisés dans les produits électroniques grand public tels que :
- Les montres;
- Les smartphones;
- Les écouteurs sans fil.
Pour conclure, il existe 7 technologies différentes de panneaux solaires pour réduire l’empreinte carbone. Vous avez le choix entre le système monocristallin, polycristallin, organique, hybride et celui à couches minces ou celui à concentration. Mais pour préserver leurs performances et leur durée de vie sur le long terme, l’entretien doit être de mise. Encore faut-il faire appel à un technicien spécialisé comme smartto.fr pour effectuer ce suivi régulier?!