Comment fonctionnent les différents types de panneaux solaires ?

L’énergie photovoltaïque se développe fortement sur le territoire. Comme le précise l’Ademe (agence de l’environnement et de la maîtrise de l’énergie), la puissance du parc solaire français s’élevait à 14 gigawatts en 2021 et devrait atteindre les 44 GW d’ici 2028. Pour capter l’énergie du soleil, plusieurs types de panneaux peuvent être installés. Panneaux thermiques, photovoltaïques ou encore hybrides, on vous aide à y voir plus clair.

Fonctionnement du panneau photovoltaïque

Le panneau photovoltaïque est certainement le plus connu et le plus utilisé de tous. Chaque panneau est composé d’au moins 60 cellules photovoltaïques majoritairement composées de silicium. Il existe sur le marché différents types de cellules telles que :

• Les cellules en silicium monocristallin : elles sont composées d’un cristal de silicium unique. Sur le panneau solaire, l’ensemble des cellules est orienté dans le même sens. On reconnaît ce type de panneau par sa couleur foncée. Son rendement est très élevé mais il est vendu assez cher.
• Les cellules en silicium polycristallin : ces cellules sont composées de plusieurs cristaux. Elles sont orientées dans des directions différentes sur le panneau et donnent une couleur bleutée à l’installation. Il s’agit du type de panneau le plus utilisé car il présente un très bon rapport qualité/prix. Son rendement est toutefois légèrement inférieur à celui des cellules en silicium monocristallin.
• Les cellules au silicium amorphe en couche mince : elles sont plus fines que celles au silicium monocristallin ou polycristallin. Leur rendement est donc assez faible de même que leur durée de vie.

Ces cellules constituent le cœur du panneau solaire photovoltaïque. Grâce à elles, l’installation est capable de capter les photons des rayons du soleil. Des électrons sont ensuite libérés, ils se déplacent et produisent du courant continu. Ce courant continu est alors transformé en courant alternatif grâce à un onduleur. L’énergie peut ensuite être utilisée pour faire fonctionner vos différents équipements électriques. Au 31 décembre 2020, la France enregistre pas moins de 486 475 installations photovoltaïques. Le pays a depuis dépassé les 500 000 installations, preuve de l’engouement des français pour cette énergie verte.

Fonctionnement du panneau thermique

Autre système solaire performant : le panneau thermique. Moins répandu que le panneau photovoltaïque, il ne permet pas de produire de l’électricité. Ce type de panneau est conçu pour chauffer l’eau du réseau d’eau chaude sanitaire et parfois celui du système de chauffage. Il peut être composé de différents capteurs thermiques selon les modèles tels que :

• Les capteurs solaires à tubes sous vide : ces capteurs sous forme de tubes en verre sont placés les uns à côté des autres sur le panneau. A l’intérieur des tubes sous vide se trouve un fluide caloporteur qui est chauffé grâce à une plaque en métal noir qui absorbe les rayons du soleil. Ces capteurs sont particulièrement performants, notamment dans les régions peu ensoleillées car les déperditions de chaleur des tubes sous vide sont minimes.
• Les capteurs solaires à air : ils captent la chaleur du soleil et la propulsent ensuite dans le logement à l’aide d’un ventilateur.
• Les capteurs “plans vitrés” : le module solaire est composé d’une plaque en métal noir qui absorbe les rayons du soleil. La plaque est en contact avec des tubes à l’intérieur desquels se trouve un fluide caloporteur. Le système ressemble aux capteurs à tubes sous vide sauf que de l’air est présent dans les tubes des capteurs “plans vitrés” ce qui entraîne quelques déperditions. Il s’agit toutefois d’un modèle performant. Ces capteurs sont d’ailleurs les plus utilisés sur le marché.
• Les capteurs solaires non vitrés : leur fonctionnement est assez similaire à ceux du modèle précédent. Des tubes en plastique noir ou en métal sont remplis d’eau et absorbent la chaleur du soleil. Ces tubes ne sont pas protégés par une vitre ce qui les rend moins performants.

Le panneau solaire thermique est toujours doté d’une surface chargée de capter les rayons du soleil. Elle est conçue à l’aide de matériaux à forte inertie capables de transmettre la chaleur à un liquide caloporteur. Ce liquide chauffé par les rayons du soleil est ensuite dirigé vers un ballon de stockage. L’eau chaude sanitaire chauffée est ensuite envoyée dans le réseau vers les douches, lavabos et robinets. Le panneau solaire thermique peut également être combiné afin d’envoyer également de l’eau chaude dans un plancher chauffant ou dans des radiateurs.

Fonctionnement du panneau hybride

Le panneau solaire hybride est un mix des deux panneaux précédents. Il fonctionne à la fois avec des capteurs thermiques et des capteurs photovoltaïques. Son rôle est donc de chauffer le logement tout en produisant de l’électricité. Sur la face supérieure des panneaux hybrides se trouvent des cellules photovoltaïques. Elles sont chargées de produire de l’électricité en captant les rayons du soleil. La partie inférieure du panneau est quant à elle dotée de capteurs thermiques qui récupèrent la chaleur émise et l’envoient jusqu’à un ballon à l’aide d’un fluide caloporteur. Il existe deux grands types de panneaux solaires hybrides :

• Les panneaux à air : également appelés panneaux aérovoltaïques, ils disposent d’un système de ventilation qui récupère l’air chaud et le diffuse soit directement dans le logement (l’entrepôt ou le local) ou dans un ballon thermodynamique.
• Les panneaux à eau : leur fonctionnement est similaire à la différence près que l’eau remplace l’air. Ils permettent donc de produire de l’eau chaude sanitaire qui peut aussi être injectée dans le système de chauffage (radiateurs à eau ou planchers chauffants).

Chaque panneau solaire est capable de répondre à vos besoins spécifiques. Pour savoir lequel convient le mieux à votre usage, n’hésitez pas à demander conseil à nos experts Gisco !