Le rendement des panneaux solaires

Au cœur du développement des installations photovoltaïques sur la planète, la rentabilité des panneaux solaires s’avère primordiale pour des questions énergétiques, mais aussi pour votre porte-monnaie ! Rendement des panneaux solaires aujourd’hui et demain : focus sur un enjeu technologique majeur.

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Vous le savez certainement, des panneaux solaires photovoltaïques permettent de produire de l'électricité en convertissant la lumière du soleil. Mais savez-vous plus précisément comment ça marche ?

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On définit le rendement* des panneaux solaires photovoltaïques comme la proportion du rayonnement solaire transformée en courant électrique continu. Courant continu lui-même transformé via un onduleur en courant alternatif compatible avec son utilisation domestique.

Exprimé en pourcentage, ce rendement détermine la rentabilité d’une installation photovoltaïque, c’est-à-dire le rapport entre l’investissement consenti (le prix des panneaux solaires moins les aides financières obtenus) et le bénéfice obtenu. La pertinence économique et énergétique de l’énergie photovoltaïque est par conséquent directement liée au rendement des panneaux photovoltaïques. Plus ce dernier est élevé, plus la fabrication et l’installation de ces derniers se justifient !

*Le rendement énergétique désigne le rapport entre l’énergie nécessaire à un équipement pour fonctionner (l'énergie absorbée) et sa capacité à produire lui-même de l’énergie (l'énergie utile).

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Les installations photovoltaïques font appel aujourd’hui à des panneaux solaires de différentes technologies. Il s’agit notamment de s’affranchir du silicium dont les réserves ne sont pas illimitées. Les rendements, propre à chaque type de panneau, atteignent parfois des records en laboratoire. Pour rester concrets, nous avons choisi d’afficher les rendements moyens, obtenus ou escomptés en conditions réelles de production.

• Le silicium cristallin (monocristallin ou polycristallin) : ces panneaux de première génération sont reconnaissables par leur couleur bleue uniforme. Ils affichent un rendement compris entre 11 et 20 %.
• Le silicium amorphe : de couleur marron ou gris, ces panneaux furent d’abord utilisés sur les petits appareils solaires (montres ou calculatrices). Leur faible rentabilité, autour de 5 %, est toutefois compensée par leur faible coût de production.
• Le cuivre/indium/sélénium : de couleur noire, ces panneaux sont constitués d’un assemblage de couches minces aux composants plus simples à trouver que le silicium. Ils affichent une rentabilité de 9 à 11 %.
• Le cuivre/indium/gallium/sélénium (CIGS) : économique à produire ce type de panneaux solaires fait l’objet de toutes les attentions. Les rendements obtenus varient selon les fabricants de 13,5 à 21 %.
• Le cuivre/zinc/étai/soufre (CZTS) : constitués de cellules photovoltaïques très fines, ce type de panneaux sont encore au stade de l’expérimentation. Leur rendement de 6,5 % pourrait prochainement avoisiner les 20 %.
• La concentration (CPV) : constitués de cellules multijonctions, ces panneaux solaires sont pour le moment relativement coûteux mais affichent sans peine un rendement de 30 %. Ce dernier pourrait même atteindre rapidement les 40 ou 50 % !

Face à l’épuisement des énergies fossiles, le coût et les risques du nucléaire ainsi qu’aux enjeux climatiques, les énergies renouvelables font l’objet d’un travail de recherche sans précédent.

De nombreux laboratoires, publics et privés, travaillent à l’amélioration du rendement des panneaux solaires. Un travail et des efforts financiers qui portent leurs fruits : en 1950, ce rendement est passé très rapidement de quasi 0 % à plus de 10 %. Aujourd’hui, aux environs de 20 % en moyenne, il dépasse parfois 40 % en laboratoire !

Les spécialistes estiment qu’il pourrait dans le futur atteindre les 85 %.

Déterminant, le rendement théorique d’un panneau photovoltaïque ne fait pas tout ! La quantité de rayonnement solaire reçue est tout aussi importante. Et contrairement à ce que l'on pourrait croire, ce ne sont pas uniquement les régions les plus au sud de la France qui sont concernées ! En atteste ces données regroupées par Effy :

*Source : l’internaute.com d’après Meteo France - année 2020 et www.actualitix.com année 2011

L’installation doit être elle aussi optimale : en France face au sud, si possible sur un pan de toit incliné de 30 à 35° et bien évidemment non ombragé ! Lorsque ces conditions sont réunies, un particulier propriétaire d’une installation de 3 kWc dans le Sud de la France peut aisément produire jusqu’à 4000 kW par an : de quoi couvrir de 30 à 50 % de la consommation d’un ménage !

Vous l’avez compris la recherche avance et le rendement des panneaux solaires ne cesse d’augmenter. Si la concrétisation industrielle des résultats obtenus en laboratoire prend du temps, gageons cependant que les installations photovoltaïques afficheront dans un futur proche un rendement bien plus élevé qu’actuellement. Une très bonne nouvelle pour un mixte énergétique plus respectueux de l’environnement !