Le point sur le marché actuel des panneaux solaires
Aujourd’hui, le marché solaire se divise en deux types de panneaux solaires : le panneau photovoltaïque et le panneau thermique.
Le panneau photovoltaïque capte le rayonnement solaire et le convertit en énergie à l’aide de cellules photovoltaïques, traditionnellement composées de silicium. Voici les modèles les plus répandus :
- le panneau polycristallin : composé de plusieurs cristaux de silicium agglomérés, il offre un rendement généralement compris entre 14 et 18 % ;
- le panneau monocristallin : composé d’un seul cristal de silicium, il offre un rendement supérieur à 20 %. Très efficace, il constitue une excellente base pour l’innovation.
Outre les panneaux photovoltaïques, on trouve également des panneaux thermiques. Ces derniers utilisent l’énergie solaire pour chauffer un liquide caloporteur, qui permet d’alimenter un système de production d’eau chaude sanitaire (ECS). S’il s’agit d’un système solaire combiné, il permet également d’alimenter un système de chauffage central (radiateurs, sèche-serviette, plancher chauffant).
Mais qu’en est-il des innovations ? Cela fait plusieurs décennies que la recherche explore les possibilités d’exploitation de l’énergie solaire. Les améliorations visent plusieurs objectifs, que nous allons parcourir dans cet article :
- Atteindre des rendements toujours plus élevés.
- Dépasser les contraintes naturelles.
- Diminuer l’impact carbone.
- Faciliter l’intégration des installations solaires.
- Investir de nouveaux espaces.
Atteindre des rendements énergétiques toujours plus élevés
Les panneaux solaires à demi-cellules
Les modules solaires à demi-cellules sont composés de cellules monocristallines coupées en deux pas un laser. Ce dispositif permet de réduire la distance parcourue par l’électricité sur le ruban de métal, et donc de réduire la perte d’énergie.
Avantages :
- le panneau solaire à demi-cellule affiche un rendement légèrement plus élevé ;
- il diminue le risque de point chaud ;
- il est plus durable.
Inconvénient :
Les panneaux solaires en pérovskite
Le pérovskite est un minéral rare à l’état naturel, mais il peut être reproduit facilement en laboratoire. Il permet de remplacer le silicium dans les cellules photovoltaïques.
Avantages :
- le panneau solaire en pérovskite offre un rendement supérieur au panneau solaire classique (environ 30 %) ;
- il est plus facile et moins cher à produire ;
- souple et transparent, il est facile à intégrer.
Inconvénients :
- il contient du plomb, matériau nocif pour l’environnement ;
- fragile, il se dégrade sous l’effet de la chaleur et de l’oxygène : sa durée de vie est donc limitée.
Les recherches se poursuivent pour dépasser les contraintes de ce type de panneau solaire et exploiter tout son potentiel.
Les panneaux solaires bifaciaux
Le panneau bi-facial (ou bi-face) capte le rayonnement solaire direct et le rayonnement solaire réfléchi qui rebondit sur le toit. Comment ça marche ? Sa face arrière est composée de modules semi-transparents qui réfléchissent la lumière du soleil. Ils sont placés à petite distance du support pour laisser à la lumière de la place pour se refléter sur la face interne.
Avantages :
- le panneau solaire bi-facial offre un rendement supérieur de 5 à 15 % ;
- il est particulièrement performant sur les sols clairs (zones désertiques ou neigeuses, champs de culture) grâce à l’effet d’albédo, c’est-à-dire au pouvoir réfléchissant de la surface.
Inconvénients :
- son prix est plus élevé que celui du panneau solaire monoface ;
- il est peu adapté à une installation classique sur toiture. Il convient plutôt pour une centrale photovoltaïque au sol.
Malgré les contraintes d’implantation, le haut rendement de ces panneaux solaires nouvelle génération est très prometteur.
Les panneaux solaires Back Contact
La technologie Back Contact tient son nom du système de contact situé à l’arrière de certains panneaux monocristallins. En effet, les cellules photovoltaïques sont reliées les unes aux autres afin d’étendre la surface de production d’électricité.
Avantages :
- le panneau solaire Back Contact présente un meilleur rendement ;
- il offre d’excellentes performances énergétiques ;
- il est discret et peu encombrant.
Inconvénient :
- son coût de fabrication est plus élevé ;
- il est connu pour chauffer assez rapidement.
Transcender les contraintes naturelles
Les panneaux photovoltaïques à concentration
Également appelé panneau solaire thermodynamique, le panneau solaire à concentration (CSP) bénéficie d’un dispositif optique de concentration de la lumière (miroirs ou lentilles). Il permet d’optimiser le rendement des cellules photovoltaïques.
Autre particularité : les rayons solaires sont utilisés pour chauffer un fluide caloporteur (eau, sel fondu ou huile synthétique), ce qui permet de stocker l’énergie.
Avantages :
- le panneau à concentration offre un rendement élevé ;
- grâce à l’inertie thermique du fluide, il permet de différer la production d’énergie (par exemple la nuit).
Inconvénients :
- il doit être exposé à un taux d’ensoleillement élevé pour être rentable ;
- sa production et sa maintenance nécessite une expertise technique plus pointue.
Malgré ces limites, les perspectives du marché du solaire à concentration sont très prometteuses ! En effet, les innovations devraient permettre d’améliorer les performances de cette nouvelle technologie.
Les panneaux solaires bi-verre
Dans un panneau solaire bi-verre, les cellules photovoltaïques (monocristallines ou polycristallines) sont protégées par deux plaques de verre de 2 mm d’épaisseur. Les performances énergétiques sont les mêmes, mais le système est plus résistant.
Avantages :
- le panneau bi-verre est plus résistant aux intempéries ;
- il est aussi plus stable dans le temps.
Inconvénients :
- il est plus lourd : il faut donc vérifier la capacité de charge de la toiture avant d’opter pour cette solution ;
- son prix est plus élevé.
Les panneaux solaires nocturnes
« Panneau solaire nocturne » : le nom de ce panneau solaire nouvelle génération peut paraître contradictoire. Et pourtant, ce dernier pourrait réussir la prouesse de produire de l’énergie solaire la nuit !
Comment ça marche ? Lorsque la chaleur emmagasinée par les panneaux dans la journée est évacuée, elle est captée puis transformée en énergie par un générateur thermoélectrique. Ce dispositif permettrait ainsi de couvrir les besoins en électricité nocturnes (par exemple, un éclairage LED).
Si elle est encore à l’état de prototype, cette technologie est prometteuse.
Miser sur les panneaux solaires nouvelle génération à faible impact carbone
Les panneaux solaires à couches minces
Les panneaux solaires à couches minces sont composés de couches très fines de silicium, qui peuvent être vaporisées sur n’importe quel support.
Avantages :
- le panneau solaire à couches minces présente un faible impact carbone ;
- comme il contient moins de silicium, il est peu onéreux ;
- souple et léger, il est facile à intégrer.
Inconvénient :
- il présente un rendement plus faible que les panneaux photovoltaïques classiques.
Les panneaux photovoltaïques organiques
Dans les panneaux organiques, le matériau semi-conducteur n’est pas le silicium, mais un matériau organique (polymère ou matériau de synthèse). Il est étalé en couches très fines sur des supports flexibles.
Avantages :
- le panneau organique est léger et flexible, donc adaptable ;
- sa fabrication est peu onéreuse et elle engendre une faible dépense énergétique.
Inconvénients :
- il présente un faible rendement ;
- sa durée de vie est limitée.
À cause de ces limites, les panneaux solaires organiques ne sont pas encore commercialisés.
Faciliter l’intégration des installations solaires
Les tuiles solaires
Lancées par la marque Tesla, les tuiles solaires sont des modules particulièrement appréciés pour leur discrétion. En effet, ils se fixent sur les tuiles existantes ou peuvent les remplacer. Aujourd’hui, des entreprises françaises commercialisent également ce type de solution.
Avantages :
- les tuiles solaires sont esthétiques ;
- elles permettent d’associer protection du patrimoine et de l’environnement ;
- elles offrent la possibilité de créer une toiture intégralement solaire.
Inconvénients :
- elles sont onéreuses ;
- leur rendement est plus faible que les panneaux solaires classiques ;
- leur maintenance est délicate (il est difficile d’identifier la tuile défaillante en cas de baisse de rentabilité).
Les panneaux solaires avec micro-onduleur intégré
Aujourd’hui, certains panneaux solaires intègrent directement un micro-onduleur, l’équipement permettant de convertir le courant continu en courant alternatif utilisable par le réseau d’électricité domestique.
Avantages :
- le panneau solaire avec micro-onduleur intégré est plus facile et rapide à poser ;
- il affiche un meilleur rendement ;
- il est peu encombrant.
Inconvénients :
- il est plus cher à l’achat ;
- son dépannage est délicat.
Les panneaux solaires transparents
Les panneaux solaires transparents permettent de produire de l’électricité tout en laissant passer la lumière du soleil. Ils pourraient donc être intégrés dans les fenêtres, baies vitrées, puits de lumière ou pare-brise.
Aujourd’hui, ils présentent encore un rendement insuffisant. Les recherches sont encore en cours !
Les panneaux solaires autocollants
Souples et légers, les panneaux solaires autocollants pourraient être posés sur n’importe quel type de support (toits irréguliers, structures fragiles, etc.).
Leur rendement reste à optimiser avant d’envisager une commercialisation.
Investir de nouveaux espaces grâce aux panneaux solaires nouvelle génération
Les panneaux solaires flottants
Les panneaux solaires flottants sont, comme leur nom l’indique, installés sur l’eau. Ils permettent de produire de l’énergie solaire sans entrer en concurrence avec les usages urbains ou agricoles. Et comme l’eau refroidit naturellement les modules photovoltaïques, ils affichent un rendement élevé.
En France, la première centrale solaire flottante a été lancée en 2019. Il s’agit d’O’mega1, constituée de 47 040 panneaux photovoltaïques.
Bientôt des panneaux solaires dans l’espace ?
En mai 2020, l’armée américaine a testé avec succès l’envoi d’un panneau solaire dans l’espace. Ce dernier permet de produire 6 à 8 fois plus d’énergie qu’une centrale au sol à surface comparable. Et pour cause, il se trouve plus proche du soleil et n’est pas limité par l’alternance jour-nuit.
La Chine semble viser les mêmes ambitions. En effet, elle a annoncé vouloir construire une centrale solaire dans l’espace d’ici 2035. Cette technologie parviendra-t-elle à concurrencer le solaire terrestre, qui ne cesse de gagner en compétitivité ?
Vous l’aurez compris, les panneaux solaires nouvelle génération redéfinissent les règles du jeu. Performants, esthétiques, écologiques et faciles à intégrer, ils repoussent les limites de l’innovation pour s’inscrire parfaitement dans le cadre de la transition énergétique. Certaines technologies particulièrement prometteuses pourraient bien bouleverser le secteur solaire et son impact dans notre quotidien !
