Les modules photovoltaïques
Modules photovoltaïques: le cœur de l'installation
Aujourd'hui les modules photovoltaïques les plus répandus sont constitués de 48-72 cellules en série qui permettent le couplage avec les accumulateurs de 12 Vcc nominaux. Pour obtenir des panneaux photovoltaïques, les cellules sont reliées et soudées entre elles (en séquence N-P-N-P-N...) afin de former les chaînes.
On réalise donc un sandwich dont la partie centrale est la surface de la cellule photovoltaïque; elle est entourée, de l'extérieur vers l'intérieur, d'une plaque de verre pourvue d'une très bonne transmittance et d'une bonne résistance mécanique, scellée par une feuille EVA (éthylène-acétate de vinyle) qui permet l'isolation diélectrique de la surface des cellules, suivie ensuite d'une seconde feuille EVA et d'une couche en verre ou d'un revêtement isolant en tedlar.
Le sandwich est donc réchauffé dans un four à 100°C environ, température qui permet de sceller les composants, l’EVA, de translucide devient transparant, et l'air résiduel, qui pourrait provoquer la corrosion à cause de la vapeur d'eau présente, est éliminé.
Enfin on fixe le sandwich ainsi modifié dans un cadre en aluminium extrudé anodisé (pour résister à la corrosion) et on le place dans le boîtier de raccordement.
QUELQUES DÉFINITIONS
STC (Conditions Standard de Test)
G incident = 1.000 W/m²
T modules = 25°C
Spectre = 1,5 AM
Vent = 0 m/s
NOCT (Température nominale de fonctionnement d’une cellule)
G incident = 800 W/m²
T air = 20°C
Vent = 1 m/s
NOCT typique = 45 - 50°C
EXEMPLE:
| Type de module | Pnom. [Wp] | Impp [A] | Icc [A] | Vmpp [V] | Vo [V] |
| Sharp ND-L3E6E | 123 | 7,16 | 8,12 | 17,2 | 21,3 |
| Sharp NE-L5E2E | 125 | 4,80 | 5,46 | 26,0 | 32,3 |
| Sharp NE-Q5E2E | 165 | 4,77 | 4,46 | 34,6 | 43,1 |
| Sharp NT-R5E2E | 175 | 4,95 | 5,55 | 35,4 | 44,4 |
ÉNERGIE GRISE = C'est la quantité d'énergie nécessaire au cycle complet de fabrication d'un module (extraction des matières premières, transport, fabrication).
TEMPS DE RÉCUPÉRATION DE L'ÉNERGIE = C’est le temps nécessaire au module photovoltaïque pour produire une quantité d'énergie solaire égale à sa propre énergie grise.
FACTEUR DE RETOUR ÉNERGÉTIQUE = C'est le rapport entre la durée de vie d'un module photovoltaïque et son temps de récupération de l'énergie (ou entre énergie totale et énergie grise).
CONFRONTATION ENTRE DIFFÉRENTS TYPES DE MODULES
Unité Silicium monocristallin Silicium polycristallin Silicium amorphe
Énergie grise kWh/Wp 5-8 3,5 - 7 2,5 - 4
Temps de récupération de l'énergie ans 3,9 - 6,6 2,9 - 5,8 2,1 - 3,3
Facteur de retour énergétique - 3,7 - 6,4 4,3 - 8,6 7,5 - 126
Hypothèse: production spécifique annuelle = 1.200 [kWh/kWp]; durée de vie 25 ans; sans tenir compte du type d'application.
| Unité | Silicium monocristallin | Silicium polycristallin | Silicium amorphe | |
| Énergie grise | kWh/Wp | 5 - 8 | 3,5 - 7 | 2,5 - 4 |
| Temps de récupération de l'énergie | ans | 3,9 - 6,6 | 2,9 - 5,8 | 2,1 - 3,3 |
| Facteur de retour énergétique | - | 3,7 - 6,4 | 4,3 - 8,6 | 7,5 - 126 |
Durant sa vie un module photovoltaïque produit de 4 à 10 fois plus d'énergie solaire que celle qui a été nécessaire à sa fabrication.
Seuls les systèmes énergétiques qui utilisent les sources renouvelables ont un facteur de retour énergétique supérieur à 1.