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Tout savoir sur le fonctionnement d’un panneau solaire

Publié le 08/04/2025

L’énergie solaire s’impose désormais comme une solution incontournable pour produire de l’électricité de manière propre et économique. Que ce soit pour alimenter un foyer, une entreprise ou réduire sa dépendance au réseau électrique, les panneaux photovoltaïques représentent une alternative écologique, qui offrent une solution concrète et rapide aux besoins énergétiques des ménages.

Pour faciliter la transition énergétique, l’État a mis en place des aides et des dispositifs qui permettent de réduire la facture liée à l’installation des panneaux. Mais avant d’investir dans un nouveau moyen de production d’énergie, il est essentiel d’en comprendre son fonctionnement. Puissance, composition, rendement, HomeServe fait le point avec vous.

Les grands types de panneaux solaires

Chauffage ou production d’électricité, l’énergie solaire peut être utilisée de différentes manières en fonction du type de panneau installé.

Quelle est la différence entre les panneaux solaires thermiques, photovoltaïques et hybrides ?

À l’heure actuelle, les particuliers ont le choix entre trois types de panneaux. Les panneaux photovoltaïques représentent la majorité des installations françaises. Ils permettent de capter la lumière du soleil pour créer de l’électricité.

Les panneaux solaires thermiques sont uniquement destinés au chauffage et aux installations d’eau chaude sanitaire. La chaleur du soleil est transportée par un fluide caloporteur vers un échangeur, qui chauffe alors l’eau des radiateurs et des planchers chauffants. Si vous utilisez un chauffe-eau solaire individuel, cette énergie est utilisée pour chauffer votre ballon d’eau chaude.

Les dispositifs hybrides, quant à eux, sont conçus pour créer de l’électricité grâce à des cellules photovoltaïques, et à produire de la chaleur en récupérant la chaleur émise par le soleil. Il existe des systèmes aérovoltaïques et hybrides à eau.

Qu’est-ce que la puissance crête ?

La puissance crête est la puissance nominale d’un panneau solaire, exprimée en watts-crête (Wc) ou kilowatts-crête (kWc). Elle est calculée dans des conditions standardisées optimales, qui comprennent une irradiance de 1 000 W/m², une température de 25°C et une masse d’air de 1,5.

Cette puissance électrique maximale permet de déterminer la quantité nécessaire de panneaux à installer afin de répondre aux besoins du foyer. Une installation photovoltaïque de 1 kWc peut produire entre 900 et 1 400 kWh/an, selon l’inclinaison des cellules, la zone géographique, l’orientation, l’ombrage et le type de panneau positionné (monocristallin ou polycristallin).

Le crête et le watt-crête sont utilisés pour calculer la puissance des “appareils photovoltaïques” mais pas pour le thermique.

La composition d’un panneau solaire en bref

Un panneau photovoltaïque est un dispositif complexe conçu pour convertir les rayons du soleil en électricité. Son efficacité et sa durabilité dépendent directement des composants utilisés dans la fabrication.

Techniquement, le panneau solaire est composé de différentes couches superposées. Chacune joue un rôle spécifique dans la captation solaire et la transformation de l’énergie en électricité. On retrouve ainsi :

Le verre de protection : la couche de verre trempé recouvre les cellules photovoltaïques, les protégeant des intempéries et des chocs. Son nettoyage régulier est indispensable pour préserver le rendement du dispositif ;
L’encapsulant : la résine polymère EVA (Éthylène – Vinyle – Acétate) enveloppe les cellules photovoltaïques afin de les préserver de l’humidité et des vibrations, et assurer une isolation électrique optimale ;
Les cellules photovoltaïques : généralement fabriquées en silicium, les cellules sont les éléments qui convertissent la lumière en électricité grâce à l’effet photovoltaïque ;
La feuille de protection : cette couche, souvent en Tedlar, est positionnée à l’arrière des cellules photovoltaïques, afin de les protéger contre les agressions extérieures. Cette feuille est quelquefois remplacée par un verre trempé, dans le but de laisser passer la lumière ;
Le cadre en aluminium : il est indispensable pour assurer la rigidité de la structure et protéger les bords.

Comment fonctionne un panneau solaire ou photovoltaïque ?

Nous avons vu la composition d’un panneau solaire, mais comment les cellules font-elles pour produire de l’électricité ?

Comment les panneaux produisent-ils de l’électricité ?

Les cellules photovoltaïques sont composées de silicium, un matériau semi-conducteur qui transforme les rayons du soleil (photons) en électricité. La cellule libère des électrons lorsque les photons entrent en contact avec le silicium. Ce dernier est présent en deux couches fines et de charges opposées.

Concrètement, la face avant dopée au phosphore (n) contient une quantité plus importante d’électrons que la phase arrière chargée au bore (p). La mise en mouvement par les photons engendre un échange d’électrons entre les deux faces, ce qui crée le champ électrique.

Par la suite, les électrons qui ont migré vers la couche inférieure positive circulent pour rejoindre la face supérieure négative. Le cycle recommence ainsi à l’infini.

Panneau monocristallin ou polycristallin ?

Le choix du type de panneau influence le rendement de votre installation photovoltaïque. À l’heure actuelle, vous avez le choix entre les panneaux monocristallins ou polycristallins.

La cellule d’un panneau photovoltaïque est dite “monocristalline” lorsqu’elle est fabriquée à partir d’un unique cristal de silicium. Cette structure homogène offre une meilleure circulation des électrons, ce qui améliore l’efficacité et les performances du panneau. En effet, la quantité d’énergie transformée est généralement comprise entre 18 et 24 %. C’est donc une solution idéale pour les environnements à faible luminosité, les espaces limités ou les conditions extrêmes.

De son côté, le panneau polycristallin est issu de la fusion de plusieurs cristaux de silicium. Cette structure entraîne une baisse de rendement, car les électrons rencontrent plus d’obstacles en circulant. Le taux de transformation de l’énergie est donc inférieur, situé entre 14 et 18 %. Ces panneaux restent tout de même performants et ont un coût de fabrication moins élevé, ce qui impacte directement le coût d’acquisition.

La durée de vie, quant à elle, ne diffère pas. Les deux types de panneaux sont conçus pour fonctionner pendant 25 à 30 ans.

installation panneaux solaires

Est-ce que le panneau solaire fonctionne sans soleil ?

Le panneau solaire a besoin des photons présents dans la lumière pour fonctionner. En d’autres termes, si vous habitez dans une région qui présente un taux d’ensoleillement faible, vous pouvez utiliser l’énergie solaire pour votre électricité ou votre chauffage. Le rendement sera moins élevé qu’en période de plein soleil ou qu'une installation équivalente située dans le Sud de la France.

Les panneaux monocristallins à hétérojonction sont parfaitement adaptés à ce genre de situation. Ils combinent du silicium monocristallin et du silicium amorphe afin de maximiser la production photovoltaïque. Ils offrent donc un rendement plus élevé que des panneaux solaires classiques en condition de faible luminosité.

À noter : paradoxalement, en période de fortes chaleurs, les températures caniculaires réduisent la productivité des systèmes solaires. En effet, une chaleur trop importante – au-delà de 25 °C - réduit le rendement des panneaux.

Le rôle de l’onduleur

L’énergie générée par les panneaux photovoltaïques ne peut pas être utilisée directement dans l’habitation. Les cellules photovoltaïques produisent un courant électrique continu, qui n’est pas adapté aux appareils électriques domestiques et au réseau public.

Le rôle de l’onduleur est donc de transformer le courant continu en courant alternatif, grâce à la modification de l’amplitude et de la fréquence de l’électricité. L’onduleur est une pièce essentielle du schéma photovoltaïque, car il optimise les performances des cellules solaires et garantit la conformité de la production au réseau. Il prend la forme d’un boîtier métallique relié aux panneaux.

Lors de la mise en place des panneaux photovoltaïques, vous avez le choix entre plusieurs dispositifs. Tous les modèles n’ont pas les mêmes modes d’injection, de puissance, de rendement et de fonctionnalités. Il est donc essentiel de choisir le dispositif en fonction de vos besoins et de vos attentes (autoconsommation, vente du surplus).

À l’heure actuelle, vous pouvez installer :

Un onduleur de chaîne : c’est le modèle le plus répandu et le plus éprouvé. Ce dispositif est directement relié à l’ensemble des panneaux solaires, via un branchement en série. Un seul boîtier est donc nécessaire pour fournir l’électricité au logement ;
Un micro-onduleur : de petite taille, il est conçu pour convertir l’énergie d’un seul panneau. Chaque cadre est doté de son propre micro-onduleur, ce qui limite les pannes généralisées ou les pertes de rendement ;
Un onduleur avec optimiseur : l’onduleur hybride est une solution qui offre les avantages de l’onduleur de chaîne et du micro-onduleur. Il permet de gérer le rendement des panneaux individuellement, via un branchement en parallèle des panneaux. Si un panneau est ombragé ou sale, l’ensemble de l’installation continue de fonctionner à son plein potentiel.

Les avantages de l’énergie solaire

Panneau solaire thermique, photovoltaïque ou hybride, quelle que soit la solution de production solaire choisie, vous profitez de nombreux avantages.

Tout d’abord, l’énergie solaire est une énergie gratuite, abondante et inépuisable, qui fait partie des solutions vertes les plus performantes.

Les panneaux photovoltaïques sont en grande partie recyclables

Les panneaux solaires utilisent des composants recyclables, qui limitent les émissions de gaz à effet de serre. Pour rappel, les panneaux sont composés :

de verre (pour 70/75%),
d’aluminium (10 à 15%),
de silicium (5 à 10%),
de métaux type cuivre, argent, nickel…

Ils sont donc recyclables à hauteur de 95% environ. En optant pour une installation solaire, vous faites aussi une démarche écologique.

L’organisme choisi en France pour recycler les panneaux solaires est le Soren. En tant qu'organisme agréé par l’Etat, son rôle est de collecter et recycler les panneaux solaires. Plus de 200 points de collecte Soren existent aujourd’hui en France. Notre filiale, Cerise Energies fait d’ailleurs partie de ce réseau.

Un coût de production de l’énergie solaire de plus en plus compétitif

Par ailleurs, le coût de production de l’énergie solaire a diminué ces dernières années, ce qui rend cette source d’énergie renouvelable compétitive par rapport aux autres énergies fossiles. Vous réalisez ainsi des économies au quotidien. En plus, si vous choisissez l’option revente, vous participez à décarboner le réseau public d’électricité. Quant à votre logement, sa valeur augmente en moyenne de 5 et 10 %.

L’installation de panneaux solaires offre une grande adaptabilité. Vous avez la possibilité d’implanter des systèmes photovoltaïques de différentes tailles, qui correspondent à vos besoins et aux contraintes structurelles de votre maison, et à vos aspirations d’indépendance énergétique.