Panneaux solaires : Quelle est l'efficacité des panneaux solaires ?

Facteurs affectant l'efficacité des panneaux solaires

La plupart des Panneaux solaires ont aujourd'hui une cote d'efficacité énergétique de 11 à 15 %, ce qui correspond au pourcentage d'énergie solaire convertie en électricité utilisable.

Bien que cela puisse sembler être un faible pourcentage, des progrès dans les technologies de l'énergie solaire sont constamment réalisés, et les panneaux modernes peuvent plus que répondre aux besoins énergétiques de la plupart des besoins résidentiels et commerciaux.

Les chercheurs travaillent constamment à améliorer les performances de la technologie de l'énergie solaire aujourd'hui.

Les scientifiques ont maintenant atteint une performance record de 40% en utilisant des cellules multi-jonctions réglées pour collecter différentes longueurs d'onde de lumière sur le spectre électromagnétique.

Si vous avez un toit plus petit et un espace limité, un Panneau Solaire plus efficace peut être la meilleure option pour vous.

Ces panneaux peuvent être légèrement plus chers en raison de leur efficacité plus élevée, mais ils répondront toujours à vos besoins énergétiques.

Cependant, si vous disposez de plus d'espace, vous pourrez peut-être répondre à vos besoins énergétiques avec des panneaux moins efficaces et moins coûteux, ce qui vous fera économiser de l'argent sur l'installation.

Considérer le coût global des panneaux ainsi que la puissance en kilowatts peut vous aider à déterminer ce qui convient le mieux à votre installation.

Toute l'énergie du soleil qui frappe une cellule photovoltaïque n'est pas convertie en électricité.

La majorité est perdue.

Une variété de facteurs dans la conception des Panneaux solaires contribuent à la capacité d'une cellule à convertir la lumière solaire qu'elle recueille.

Des performances accrues peuvent être obtenues en concevant en tenant compte de ces facteurs :

La fréquence

La lumière est composée de photons, ou paquets d'énergie, avec une large gamme de longueurs d'onde et d'énergies.

Les fréquences de la lumière solaire qui atteignent la surface de la Terre vont de l'ultraviolet au visible en passant par l'infrarouge.

Certains photons sont réfléchis lorsque la lumière frappe la surface d'un panneau solaire, tandis que d'autres le traversent.

Certains des photons absorbés voient leur énergie transformée en chaleur.

Le reste a suffisamment d'énergie pour séparer les électrons de leurs liaisons atomiques, ce qui donne des électrons libres et du courant électrique.

Recombinaison

Un "porteur de charge", tel qu'un électron chargé négativement, peut traverser un semi-conducteur pour permettre à un courant électrique de circuler.

Un "trou" est un autre type de porteur de charge qui signifie l'absence d'électron dans le matériau et agit comme un porteur de charge positif.

Lorsqu'un électron entre en collision avec un trou, il peut se recombiner et ainsi annuler sa contribution au courant électrique.

La recombinaison directe, dans laquelle les électrons et les trous générés par la lumière entrent en collision, se recombinent et génèrent un photon, inverse le processus de génération d'énergie électrique dans un panneau solaire.

C'est l'un des principaux facteurs limitant l'efficacité.

La recombinaison indirecte se produit lorsque des électrons ou des trous entrent en contact avec une impureté, un défaut de la structure cristalline ou une interface qui leur permet de se recombiner et de libérer de l'énergie thermique.

Température

Normalement, les Panneaux solaires fonctionnent mieux à basse température.

Les augmentations de température provoquent un déplacement des propriétés des semi-conducteurs, entraînant une légère augmentation du courant mais une baisse beaucoup plus importante de la tension.

Des élévations de température élevées peuvent également endommager la cellule et d'autres matériaux du module, ce qui réduit la durée de vie utile.

Parce qu'une grande partie de la lumière du soleil qui frappe les cellules se transforme en chaleur, une résistance thermique appropriée améliore les performances et la durée de vie.

Réflexion

Les performances d'un Panneau Solaire peuvent être améliorées en réduisant la quantité de lumière réfléchie par sa surface.

Le silicium non traité, par exemple, réfléchit plus de 30 % de la lumière entrante.

Les revêtements antireflet et les surfaces texturées aident à réduire la réflexion.

Une cellule à haut rendement sera de couleur bleu foncé ou noire.

Brise-soleil

Les Panneaux solaires sont extrêmement vulnérables à la protection solaire.

L'ombrage total ou partiel a un effet majeur sur la capacité de distribution d'énergie et peut entraîner une réduction de l'efficacité et des pertes de puissance.

Les cellules d'un Panneau Solaire sont généralement connectées en série pour produire une tension plus élevée et donc une quantité adéquate d'électricité.

Cependant, lorsque l'ombrage se produit, cette structure a certaines limites.

Lorsqu'une seule cellule solaire est ombragée, le courant de toute la série est dicté par l'unité qui produit le moins de courant.

Lorsqu'une cellule est ombrée, toute la série est effectivement ombrée.

Les diodes de dérivation sont couramment utilisées dans les installations pour éviter les pertes de puissance.

Les cellules solaires sont câblées en parallèle avec des diodes de dérivation.

Lorsqu'une cellule solaire est ombragée, la diode de dérivation fournit un chemin de courant qui permet à la séquence intégrée de cellules solaires de produire de l'électricité à une tension inférieure.

Détermination de l'efficacité des panneaux solaires

Les chercheurs mesurent l'efficacité d'une cellule solaire pour prédire la quantité d'énergie qu'elle générera.

Le produit du courant et de la tension est l'électricité.

Les propriétés électriques des Panneaux solaires sont mesurées à l'aide des relations courant-tension.

Lorsqu'une résistance "de charge" spécifique est connectée entre les deux bornes d'une cellule ou d'un module, le courant et la tension produits s'ajustent (le courant traversant un conducteur entre deux points est directement proportionnel à la différence de potentiel entre les deux points).

Les rendements sont évalués en exposant la cellule à une quantité de lumière de base constante tout en maintenant une température de cellule stable et en quantifiant le courant et la tension générés pour diverses résistances de charge.

Calcul de la performance des panneaux solaires

En ce qui concerne l'énergie solaire pour votre maison, vous voudrez obtenir le meilleur retour sur investissement.

Quels panneaux solaires, cependant, génèrent le plus d'énergie ?

La réponse est déterminée par une variété de facteurs, y compris la taille du panneau, l'efficacité avec laquelle le panneau convertit la lumière du soleil en énergie électrique, la quantité de lumière solaire reçue par le panneau, l'alignement du panneau par rapport au soleil, et une variété de autres variables.

Conditions d'essai standard pour les panneaux

La mesure standard de la production d'électricité des Panneaux solaires est déterminée en testant les panneaux dans des conditions normales, appelées conditions de test standard (STC).

Le STC calcule la production d'électricité d'un Panneau Solaire en fonction de conditions courantes telles que l'exposition à la lumière, l'orientation et la température du panneau.

Un panneau de 250 watts génère 250 watts d'électricité lorsque la lumière du soleil sur le panneau est de 1000 watts par mètre carré tout en fonctionnant à 25°C, selon STC.

En vertu du STC, les entreprises solaires doivent fabriquer des cellules solaires qui atteignent ou dépassent leur puissance de sortie commercialisée.

Un autre facteur qui influence la quantité d'énergie produite par un Panneau Solaire est son efficacité.

Par exemple, un panneau avec une efficacité de 20 % convertira 20 % de toute la lumière qui le frappe en électricité.

Plus de lumière du soleil sera convertie en énergie par un panneau avec un indice de performance plus élevé.

La majorité des Panneaux solaires ont des taux d'efficacité allant de 15 % à 18 %.

Cependant, étant donné que les conditions du monde réel diffèrent de celles du STC, un panneau standard génère rarement sa puissance de sortie optimale commercialisée.

Par exemple, la température de votre Panneau Solaire est rarement constante à 25°C.

La majorité des Panneaux solaires sont 20°C plus chauds que l'air ambiant.

Autrement dit, si la température extérieure est de 20°C, la température de votre Panneau Solaire risque d'avoisiner les 40°C.

La température a un impact sur l'efficacité des panneaux solaires.

La température nominale de fonctionnement des cellules (NOCT) et le coefficient de température du coefficient de température de puissance maximale (Pmax) sont deux chiffres clés à prendre en compte pour déterminer la quantité d'énergie que vous obtiendrez de votre panneau solaire.

Le NOCT est la température que le panneau atteint lorsqu'il est exposé à 800W/m2 d'activité solaire (l'équivalent énergétique du soleil modéré) à une température de 20°C.

Le coefficient de température de Pmax est le pourcentage d'énergie perdue par un Panneau Solaire pour chaque degré Celsius au-dessus de la température STC de 25°C.

Pour évaluer les performances (par opposition à l'efficacité idéale) de vos panneaux solaires, soustrayez la température de votre Panneau Solaire de la température STC de 25°C, puis multipliez ce chiffre par le coefficient de température de Pmax.

Cette estimation se traduira par un pourcentage négatif, que vous pourrez ensuite déduire de votre note de performance initiale.

Panneaux solaires standard ou haut de gamme

Lorsque vous décidez où placer vos panneaux solaires, gardez à l'esprit les cotes d'efficacité.

De préférence, vous pourrez vous procurer des Panneaux solaires à haut rendement et les installer dans un endroit ensoleillé.

Néanmoins, installez vos panneaux dans une zone très ensoleillée.

Vous pourrez peut-être vous en tirer avec l'installation de panneaux avec seulement une cote d'efficacité moyenne ou relativement faible, car ils recevront une exposition maximale.

Supposons que vous installiez des panneaux dans un endroit qui n'est pas suffisamment ensoleillé.

Dans ce cas, vous voudrez investir dans des panneaux avec un indice de performance plus élevé pour optimiser la quantité d'électricité que vous obtenez, en particulier si votre espace sur le toit est limité.

Le taux de dégradation de votre Panneau Solaire est un autre facteur qui influence ses performances.

Les Panneaux solaires produisent moins d'électricité au fil du temps.

Le taux de dégradation est le taux auquel ils perdent leur capacité à générer de l'énergie.

Dégradation, temps et efficacité des panneaux solaires

De nombreux progrès ont contribué à rendre les Panneaux solaires plus efficaces.

Ces avancées se sont développées de manière exponentielle au point où l'énergie solaire propre est désormais une option viable pour un nombre beaucoup plus important de personnes qu'elle ne l'était auparavant.

Étant donné que chaque fabricant de Panneaux solaires fabrique ses panneaux différemment, chaque panneau a un taux de dégradation différent.

Selon les recherches, les performances des Panneaux solaires chutent d'environ 0,8 %.

Autrement dit, au bout d'un an, votre Panneau Solaire produira 99,2 % de l'énergie électrique qu'il produisait lorsqu'il était neuf ; au bout de dix ans, il produira 92 % de l'électricité qu'il produisait à l'état neuf ; etc.

Les Panneaux solaires sophistiqués se dégraderont très probablement à un rythme beaucoup plus lent.

Certains prétendent même des taux de dégradation aussi bas que 0,3 %.

L'environnement dans lequel vous placez votre Panneau Solaire a également un impact sur la production d'énergie.

Plus vos panneaux collectent de lumière solaire, plus ils peuvent générer d'électricité.

Si vos Panneaux Solaires sont placés dans une zone ombragée par de grands arbres ou d'autres structures, ils ne généreront pas autant d'électricité qu'ils le pourraient.

Selon les recherches, un ombrage de 20 à 30 % peut entraîner une réduction de 30 à 40 % de la production d'électricité.

De même, si vos panneaux solaires sont sales, poussiéreux ou couverts de neige, de feuilles ou d'autres débris, ils ne généreront pas autant d'électricité que lorsqu'ils sont propres.

L'onduleur est un autre composant essentiel du Panneau Solaire qui influence la production d'électricité.

L'onduleur convertit le courant continu (CC) en courant alternatif (CA) (le type que vous utilisez à la maison).

L'efficacité de votre onduleur détermine la quantité d'énergie CC qui est convertie en électricité CA.

Le type le plus efficace est celui des onduleurs sans transformateur.

Cependant, les nouveaux micro-onduleurs et optimiseurs de puissance qui se connectent à de nombreux panneaux solaires au lieu de l'ensemble du réseau contribuent à augmenter la puissance par panneau, ce qui en fait une meilleure option pour les réseaux multi-panneaux plus grands.

La production d'électricité est également affectée par la qualité de l'alignement des panneaux au sein d'un système.

Si plusieurs panneaux de tension sont interconnectés, l'ensemble du réseau utilisera le panneau avec la tension la plus basse, réduisant ainsi l'efficacité du système.

De nombreux facteurs doivent être pris en compte pour déterminer la quantité d'énergie que vous générerez à partir de vos panneaux solaires.

La meilleure façon d'assurer le succès est d'acheter auprès d'une entreprise certifiée connue pour produire des panneaux à haute efficacité et de positionner vos panneaux de manière à ce qu'ils reçoivent le plus de soleil.

Types de panneaux solaires et efficacité

Il existe différents éléments qui composent l'efficacité des panneaux solaires, nous les avons détaillés ci-dessous.

Panneaux de silicium monocristallin

Les panneaux de silicium monocristallins ou simples sont sans doute le type de Panneau Solaire photovoltaïque le plus efficace disponible aujourd'hui.

Ces panneaux de forme carrée conviennent aux systèmes électriques solaires montés sur le toit.

Ils sont plus coûteux que les autres types de panneaux en raison de la teneur plus élevée en silicium utilisé dans la conception.

Parce que plus d'énergie solaire est convertie en électricité, la plupart des configurations de toit ont besoin de moins de panneaux pour répondre aux mêmes besoins énergétiques.

Panneaux de silicium polycristallin

Parce que les panneaux de silicium polycristallin ou multicouche utilisent moins de silicium, ils sont souvent moins chers que leurs homologues plus efficaces.

Ils utilisent une conception pour aider à réduire la perte d'efficacité, leur permettant d'être utilisés sur des systèmes montés sur le toit.

Comme ils sont moins chers, ils conviennent aux grands projets et installations.

Les panneaux de silicium polycristallin sont également plus résistants à la chaleur.

Construction de panneaux photovoltaïques intégrés

L'apparence d'un bâtiment est cruciale.

Les propriétaires de bâtiments historiques ou ceux avec des conceptions esthétiques distinctives, par exemple, peuvent être réticents à déformer le caractère distinctif d'un bâtiment en installant un système électrique solaire.

Le photovoltaïque intégré au bâtiment est disponible pour aider à contrer les changements esthétiques que les Panneaux solaires peuvent provoquer.

Bien qu'ils puissent conserver l'apparence d'une toiture conventionnelle, ces panneaux sont plus chers et moins efficaces que les alternatives.

Technologie des cellules solaires à couche mince

Les cellules à couche mince sont une technologie solaire plus récente qui comprend une ou plusieurs couches de films minces de cellules photovoltaïques liées à des matériaux existants tels que des toitures métalliques ou des fenêtres en verre.

Parce que ces films photovoltaïques sont si minces, ils sont plus légers et plus flexibles que les autres panneaux solaires.

Bien que la technologie des couches minces soit incroyablement polyvalente, elle n'est pas sans inconvénients.

Les systèmes à couche mince sont moins efficaces et se dégradent plus rapidement que les systèmes solaires traditionnels, mais ils essaient de s'améliorer à mesure que la technologie progresse.

Autres facteurs qui affectent l'efficacité des panneaux solaires

Ces facteurs n'ont aucun impact sur l'efficacité des panneaux eux-mêmes, mais sur la façon dont votre système d'énergie solaire produit de l'énergie que vous pouvez utiliser dans votre maison.

Forfaits solaires

De manière significative, votre plan solaire aidera à déterminer l'efficacité.

Votre plan solaire vous aidera à évaluer la rentabilité de vos Panneaux solaires au lieu d'augmenter ou de réduire leurs performances.

Vous voudrez trouver la meilleure offre pour vous et votre situation particulière.

Conception de système d'énergie solaire

La conception est une considération essentielle pour déterminer l'efficacité des panneaux solaires.

Si vos Panneaux solaires ne sont pas correctement installés, ils peuvent ne pas générer suffisamment d'énergie pour répondre à vos besoins.

Améliorations domiciliaires

Rendre votre maison plus économe en énergie est un autre remède qui aidera vos Panneaux solaires à vous fournir l'énergie dont vous avez besoin.

Par exemple, si vous avez un chauffe-eau électrique, une quantité importante d'électricité est utilisée pour chauffer notre eau.

Le passage à un chauffe-eau électrique à pompe à chaleur permet d'économiser de l'électricité dans certains cas.

L'électricité est également utilisée par les appareils tels que les lave-vaisselle, les machines à laver, les sèche-linge et les climatiseurs.

Tous ces appareils doivent être mis à jour régulièrement.

Cela ne signifie pas que vous devez les remplacer chaque année, mais si vous pouvez vous le permettre, allez-y et faites-le.

En plus de mettre à niveau vos appareils, vous pouvez apporter de nombreuses autres améliorations dans la maison pour tirer le meilleur parti de vos panneaux solaires.

Trouvez des moyens de rendre votre maison plus économe en énergie pour que l'électricité de vos Panneaux solaires fonctionne plus efficacement.

Exposition moyenne au soleil

Certaines maisons sont nettement plus exposées au soleil que d'autres.

Cela pourrait être dû à un grand arbre dans la cour.

C'est peut-être parce que la maison est à côté d'une structure plus haute qui bloque le soleil.

C'est peut-être juste un problème météorologique.

Certains endroits ne reçoivent tout simplement pas beaucoup de soleil.

Cela pourrait même être l'orientation de votre maison ou la forme de votre toit.

Quelle que soit la raison, une modification de l'exposition au soleil entraînera une modification de la puissance des panneaux solaires.

Même dans une même zone, ces changements peuvent varier considérablement d'une maison à l'autre.