De quoi sont composés les panneaux solaires ?
De quoi est vraiment fait un panneau solaire ? Découvrez la composition complète d’un panneau photovoltaïque, le rôle de chaque couche (cellules, verre, EVA, cadre aluminium), les différences de matériaux selon les technologies et ce qui garantit leur performance.
En résumé dans cet article
- Un panneau solaire photovoltaïque est composé de cellules en silicium, d’un encapsulant (EVA), d’un verre trempé, d’une face arrière et d’un cadre aluminium
- Les cellules, cœur du panneau, convertissent la lumière en électricité grâce à l’effet photovoltaïque.
- Le silicium peut être monocristallin, polycristallin ou amorphe, avec des performances différentes.
- Le cadre, la boîte de jonction et les couches de protection assurent robustesse, étanchéité et sécurité.
- Les panneaux thermiques utilisent un fluide caloporteur : leur composition est différente des panneaux photovoltaïques.
- La durée de vie dépasse 30 ans et les filières de recyclage atteignent plus de 90 % de valorisation.
Les éléments clés de la composition d’un panneau photovoltaïque
Les cellules photovoltaïques : le cœur du panneau
Les cellules photovoltaïques constituent l’élément principal d’un panneau. Elles transforment directement la lumière en électricité via un phénomène physique appelé “effet photovoltaïque”.
Elles sont fabriquées à partir d’un matériau semi-conducteur, le silicium, choisi pour sa capacité à libérer des électrons lorsqu’il reçoit des photons. Les cellules sont ensuite assemblées en série et en parallèle pour former un module capable de produire une puissance déterminée.
Les différents types de silicium
Le silicium utilisé dans les panneaux peut exister sous trois formes principales :
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Silicium monocristallin
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- Issu d’un seul cristal.
- Très pur.
- Offre les meilleurs rendements sur le marché.
- Couleur généralement noire.
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Silicium polycristallin
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- Issu de la fusion de plusieurs cristaux.
- Moins coûteux à produire.
- Rendement légèrement inférieur.
- Apparence bleutée caractéristique.
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Silicium amorphe
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- Utilisé dans les panneaux à couches minces.
- Flexible, léger.
- Moins performant mais adapté à certaines surfaces larges ou spécifiques.
Comment une cellule produit de l’électricité ?
Une cellule photovoltaïque est composée de deux couches de silicium dopées différemment (p et n).
Lorsque la lumière entre en contact avec la cellule :
- Les photons libèrent des électrons.
- Un champ électrique interne les met en mouvement.
- Le déplacement des électrons crée un courant continu.
Ce courant est ensuite transporté vers l’onduleur pour être converti en courant alternatif.
Les couches de protection et d’encapsulation
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Le verre trempé
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La partie avant du panneau est constituée d’un verre trempé robuste.
Ses caractéristiques :- Résistance aux chocs (grêle, vent).
- Protection contre les UV.
- Transmission optimale de la lumière vers les cellules.
Ce verre est conçu pour durer plusieurs décennies en conditions extérieures.
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L’encapsulant EVA
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L’EVA (éthylène-acétate de vinyle) est une résine transparente placée entre le verre et les cellules, mais aussi entre les cellules et la face arrière.
Rôle de l’EVA :
- Fixer les cellules en place.
- Absorber les chocs.
- Protéger des variations thermiques.
- Garantir l’étanchéité interne du module.
Lorsque le panneau est laminé, l’EVA se solidifie et devient une couche protectrice durable.
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La face arrière (backsheet)
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La face arrière sert d’écran protecteur et d’isolant. Elle est généralement composée :
- d’un polymère multicouche (PET ou PVF),
- ou, dans certains modèles, d’une seconde plaque de verre (modules verre/verre).
Elle protège les cellules de :- l’humidité,
- les UV,
- les chocs,
- les contraintes mécaniques.
Le cadre et la connectivité
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Le cadre aluminium
-
Le cadre en aluminium assure :
- la rigidité du panneau,
- la résistance mécanique,
- une meilleure dissipation de la chaleur,
- une installation sûre et durable.
L’aluminium est léger, recyclable et résistant à la corrosion, ce qui en fait un matériau idéal pour l’extérieur.
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La boîte de jonction
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La boîte de jonction, située à l’arrière du module, joue un rôle essentiel dans la sécurité électrique. Elle contient :
- les connexions électriques du panneau,
- les diodes de dérivation (bypass),
- les câbles sortants.
Les diodes permettent d’éviter les pertes d’énergie lorsque le panneau est partiellement ombragé.
Les matériaux utilisés dans la fabrication des panneaux
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Les principaux matériaux
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Un panneau solaire photovoltaïque standard se compose de :
- silicium (cellules),
- verre trempé (face avant),
- EVA (encapsulant),
- polymère ou verre (face arrière),
- aluminium (cadre),
- cuivre (câblage interne).
Ces matériaux sont choisis pour leur durabilité, leur stabilité thermique et leur capacité à fonctionner dans des conditions extérieures difficiles.
Processus de fabrication
Les étapes majeures sont :
Purification du silicium et création des lingots.
Découpe des wafers (plaquettes fines).
Fabrication des cellules (dopage et traitement de surface).
Assemblage des cellules en séries.
Pose des couches : verre + EVA + cellules + EVA + backsheet.
Laminage sous vide.
Ajout du cadre aluminium.
Installation de la boîte de jonction.
Les panneaux solaires thermiques : une composition différente
Les panneaux solaires thermiques ne produisent pas d’électricité. Leur rôle est de chauffer un fluide pour alimenter un ballon d’eau chaude ou un chauffage.
Ils sont composés de :
- tubes contenant un fluide caloporteur,
- un absorbeur métallique qui capte la chaleur,
- une vitre transparente,
- une isolation arrière.
Contrairement au photovoltaïque, ils transforment l’énergie solaire en chaleur et non en courant électrique.
Durée de vie et recyclage des panneaux
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Une durée de vie supérieure à 30 ans
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Les panneaux photovoltaïques conservent généralement plus de 80 % de leur puissance à 25 ans. Leur durée de vie réelle dépasse souvent 30 ans, notamment grâce :
- à la qualité des matériaux,
- à la stabilité du silicium,
- à la robustesse des structures aluminium et verre.
-
Fin de vie et recyclage
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Les panneaux sont recyclables, notamment grâce à :
- l’aluminium du cadre,
- le verre trempé,
- le silicium,
- les polymères.
Les filières européennes permettent aujourd’hui de recycler plus de 90 % des matériaux d’un panneau.
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