Les différents modèles de panneaux photovoltaïques
Afin de correspondre au plus près aux conditions d'installation imposées par votre immeuble, vous devrez choisir entre plusieurs types de technologies et de positionnement. Un autre élément de choix peut être la surface d'un panneau et sa puissance crête, c'est-à-dire la puissance électrique maximale qu'il délivre dans des conditions optimales (à midi en plein soleil d'été).
La structure des panneaux solaires photovoltaïques est la même : une couche de cellules de silicium est placée entre une plaque de verre trempé et un film polymère. Le silicium est un semi-conducteur : c'est grâce à lui que les électrons libérés par l'impact de la lumière (photon lumineux) sont captés pour produire du courant électrique. Une chance, le silicium est l'élément le plus abondant sur Terre, après l'oxygène.
Selon la nature de leurs cellules de silicium, on distingue trois types de panneaux solaires photovoltaïques.
Les cellules monocristallines :
On appelle cellule monocristalline une cellule issue d'un bloc de silicium cristallisé en un seul cristal. Ce genre de cellule est rond, parfois presque carré, et possède une couleur uniforme. Les panneaux à cellules monocristallines offrent un rendement de 14 à 18%. Leur méthode de production restant complexe et coûteuse (il faut beaucoup d'énergie pour obtenir du cristal de silicium pur), ces panneaux sont donc chers.
Les cellules polycristallines :
Les cellules polycristallines sont issues d'un bloc de silicium cristallisé en cristaux multiples. Elles ont souvent un aspect rectangulaire. Les panneaux solaires à cellules polycristallines ont un rendement plus faible que ceux à cellules monocristallines (de 11 à 15%). Leur coût de production étant moins élevé, elles offrent le meilleur rapport qualité/prix.
Le silicium amorphe :
Les cellules photovoltaïques amorphes sont produites à partir d'un « gaz de silicium », qui est projeté sur du verre, du plastique souple ou du métal, par un procédé de vaporisation sous vide. Cette technique permet d'utiliser des couches très minces de silicium.
Les cellules photovoltaïques amorphes sont moins coûteuses à produire que les précédentes, mais leur rendement n'est que de 7 à 9%.
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Vers le photovoltaïque "tout plastique" ?
Des chercheurs du laboratoire de Chimie des Polymères Organiques* en collaboration avec le laboratoire de l'Intégration du Matériau au Système**, viennent de mettre au point un additif permettant d'améliorer le rendement des cellules solaires organiques tout en simplifiant le procédé de fabrication. Un pas important vers la fabrication de cellules photovoltaïques plastiques souples obtenues sans traitement thermique excessif.
Les cellules photovoltaïques organiques sont une alternative aux cellules classiques à base de silicium. Elles présentent l'avantage de nécessiter des processus de fabrication plus doux, à partir, par exemple, de véritables encres électroniques, ce qui permet ainsi d'envisager des cellules solaires sur toutes sortes de supports comme, par exemple, des supports flexibles. La couche active de ce genre de cellule est toujours constituée d'un mélange de deux matériaux : un matériau donneur d'électrons comme le poly (3-hexylthiophène) (P3HT), et un matériau accepteur, par exemple un dérivé du fullerène (forme allotropique du carbone comme le graphite qui constitue les mines de crayon à papier). De telles cellules permettent d'obtenir des rendements supérieurs à 3%, mais seulement après une étape de recuit thermique à des températures supérieures à 120°C. Une application sur substrat plastique (flexible) rend donc difficile ce genre de traitement thermique et limite ainsi les rendements photovoltaïques de ce système.
Parmi les défis que se sont fixés les chercheurs pour améliorer les rendements de ces cellules solaires organiques : l'optimisation de la morphologie du mélange dans la couche active dès l'étape de dépôt. Ils viennent ainsi de mettre au point un additif, véritable agent nano-structurant du mélange, par une méthode de synthèse propre et facile à mettre en œuvre à l'échelle industrielle (travail réalisé en partenariat avec la société Arkema). Il s'agit d'un copolymère à blocs, le poly (3-hexylthiophene-bloc-4-vinylpyridine) (P3HT-b-P4VP), comportant deux séquences ayant chacune une affinité préférentielle pour un des deux composants du mélange (à savoir le P3HT et le dérivé du fullerène, le PCBM, respectivement). Lorsqu'une petite quantité de ce copolymère, entre 1% et 10% en masse, est ajoutée au mélange de la couche active, une augmentation significative du rendement de conversion photovoltaïque est observée par rapport au mélange initial. Sur le graphe ci-dessous on peut noter une évolution du rendement photovoltaïque de 2,75% jusqu'à presque 4,5% en présence du copolymère, après recuit de la cellule (courbe en pointillé). Evolution de l'efficacité de conversion en puissance en fonction du taux de copolymère ajouté pour des cellules solaires organiques (système P3HT/PCBM) obtenues avec ou sans recuit thermique. (c) Cyril Brochon
Le résultat le plus frappant concerne les cellules obtenues sans aucun recuit, étape toujours délicate dans le cas de dépôt sur des polymères qui supportent souvent mal les hautes températures. L'ajout du copolymère permet d'obtenir directement un rendement supérieur à 3%, supérieur à celui de la cellule sans copolymère après traitement thermique. Les analyses morphologiques et spectroscopiques réalisées mettent en évidence le rôle du caractère structurant de cet additif copolymère dans ces propriétés nouvelles. Les résultats de cette étude permettent d'envisager l'élaboration de cellules solaires organiques sur substrat flexible grande surface, mettant en œuvre des procédés de fabrications rapides, sans traitement thermique, tout en préservant, voire en améliorant leur efficacité.
Ces résultats viennent de paraître dans la revue Advanced Materials. * (CNRS / Université de Bordeaux / ENSCBP) ** (CNRS / Université de Bordeaux / ENSCBP)
Référence Cédric Renaud, Sébastien-Jun Mougnier, Eleni Pavlopoulou, Cyril Brochon, Guillaume Fleury, Dargie Deribew, Giuseppe Portale, Eric Cloutet, Sylvain Chambon, Laurence Vignau and Georges Hadziioannou Block Copolymer as a Nanostructuring Agent for High-Efficiency and Annealing-Free Bulk Heterojunction Organic Solar Cells Adv. Mat., 24 avril 2012, Volume 24, Issue 16, Pages : 2196–2201 (DOI : 10.1002/adma.201104461)
Allemagne : finalisation d'installations photovoltaïques de 9,6 MW
ET Solar Group, l'un des plus grands producteurs chinois de solutions solaires a annoncé le 17 mai dernier, la finalisation en Allemagne de 2 installations photovoltaïques montées au sol pour une capacité totale de production de plus de 9,6 MW. Ces installations sont toutes deux montées au sol et ont chacune une capacité de production de 4 MW et de 5,6 MW. Elles se trouvent respectivement dans les villes d'Oberröblingen, à 100 kilomètres à l'ouest de Leipzig, et de Rätzlingen, à 100 kilomètres d'Hambourg. La filiale d'ET Solar, ET Solutions AG, a effectué l'ensemble des tâches d'ingénierie, d'approvisionnement et de construction et la filiale de fabrication d'ET Solar en Chine a fourni les modules solaires.
« Nous sommes vraiment ravis que notre relation professionnelle ait si solidement évolué et nous sommes impatients de poursuivre notre croissance avec Wattner grâce à la solide expérience que nous avons acquise » a commenté M. Dennis She, PDG d'ET Solar.
« Au cours des dernières années, notre relation avec ET Solar a été plus que satisfaisante et ET Solar s'est avéré un formidable partenaire et fournisseur fiable de services EPC. Nous nous réjouissons à l'idée de travailler avec ET Solar afin de développer de nouveaux projets photovoltaïques de plus grande envergure » a ajouté M. Guido Ingwer, associé directeur de Wattner, a pour sa part.
Photovoltaïque : un chinois fortement implanté en Bulgarie
L'entreprise chinoise spécialisée dans la fabrication de cellules et de modules solaires, China Sunergy, a annoncé la semaine dernière avoir livré en Bulgarie 5 MW de panneaux solaires destinés au parc solaire de Yerussalimovo. Elle a aussi indiqué que ces modules vendus à Mitsubishi International, étaient actuellement en cours d'installation par la société Helios Power, un partenaire jugé stratégique sur le marché bulgare.
Depuis le début de l'année 2012, China Surgery aura fourni à la Bulgarie un total de 22,32 MW, venant s'ajouter aux 18 MW livrés l'an dernier, une part de marché 2011 estimée à plus de 30 %.
L'essor du marché solaire bulgare s'est accéléré depuis l'introduction dans le pays de tarifs de rachat préférentiels en décembre 2006 et l'adhésion de la Bulgarie à l'Union européenne en janvier 2007. Aux premiers projets d'énergie renouvelable, hydroélectriques et éoliens, ont succédé des projets solaires auxquels la partie méridionale du pays est bien adaptée avec son climat relativement plus doux.
Ces dernières années, le réseau d'électricité bulgare a connu une certaine instabilité en raison d'une demande parfois plus forte que l'offre en journée. L'énergie produite par les installations solaires a contribué à moduler la fourniture d'électricité au réseau. Le secteur de l'énergie solaire connaît une croissance rapide en Bulgarie, et des sociétés comme Mitsubishi et Helios Power se sont associées pour élaborer des projets solaires de grande envergure.
La centrale solaire de Yerussalimovo est située aux abords du village de Yerussalimovo, dans le Sud de la Bulgarie. « Elle est la septième d'une série de projets photovoltaïques que nous prévoyons de mettre en place au cours des deux prochaines années. Nous nous appuyons sur les produits et services efficaces de Sunergy pour que ces projets soient menés à bien de manière efficace, et, à terme, pour rentabiliser les investissements réalisés », a déclaré M. Ivo Georgiev, directeur général de Solaren Park Bulgaria EAD, une filiale de Helios Power.
Stephen Cai, président-directeur général de China Sunergy a pour sa part commenté : « Nous détenons aujourd'hui une très large part du marché en Bulgarie. Les 18 MW que nous avons livrés l'an dernier ont permis d'alimenter près de 32 % de ce marché qui, selon le dernier rapport établi par Solarbuzz, a atteint 57 MW en 2011. D'après ce même rapport, le marché bulgare devrait être porté à 152 MW en 2012, soit 2,7 fois son niveau de l'an dernier. Nous espérons conserver une part de 30 % cette année malgré le triplement de la taille du marché. La Bulgarie est un magnifique exemple de marché émergent à fort potentiel pour China Sunergy, et nous sommes convaincus de pouvoir nous appuyer sur les solides relations que nous y avons pour multiplier nos ventes à l'avenir. »
