Un panneau solaire est composé de cellules solaires qui sont souvent regroupées dans le panneau en modules solaires. Un panneau solaire typique est composé de 60 cellules solaires individuelles ou plus. Une cellule solaire est construite comme un sandwich. Il a une couche supérieure et une couche inférieure comme des tranches de pain. Ces couches sont en silicium, qui est traité (appelé dopage) avec d’autres éléments comme le bore et le phosphore qui font que le silicium a soit trop d’électrons, soit trop peu d’électrons. La cellule solaire produit de l’électricité lorsque la lumière la frappe, car l’énergie de la lumière libère les électrons de la couche de la cellule qui contient trop d’électrons. Le résultat est que le courant électrique circule de la cellule

L’effet photovoltaïque

L’effet photovoltaïque décrit la capacité de certains matériaux à émettre des électrons lorsqu’ils sont exposés à la lumière. La plupart des cellules solaires sont principalement faites de silicium, mais d’autres matériaux sont également utilisés. Des matériaux comme le silicium sont utilisés car ce sont des semi-conducteurs. Un semi-conducteur est une substance qui partage certaines des propriétés des métaux, qui conduisent l’électricité, et certaines des propriétés des matériaux isolants qui ne conduisent pas l’électricité.

Fonctionnement des semi-conducteurs dans les cellules solaires

Les deux couches de silicone dans une cellule solaire sont appelées couche n et couche p. La couche n a une charge électrique négative, la couche p a une charge électrique positive. Lorsque la lumière du soleil pénètre dans la cellule, les photons traversent la couche n transportant leur énergie avec eux. Les photons abandonnent alors leur énergie aux électrons de la couche p inférieure. Ces électrons utilisent alors l’énergie qui leur est donnée par les photons pour sauter dans la couche n. Il en résulte que la couche n émet ces électrons dans le circuit, produisant de l’électricité.

Fonctionnement des cellules solaires dans un panneau solaire

Les cellules solaires dans un panneau solaire sont câblées ensemble en série. Cela signifie que chaque cellule solaire augmente la sortie de tension ultime du panneau. Une cellule solaire typique produit environ 0,46 volts. Mais il existe plusieurs types de cellules solaires, de sorte que la puissance de sortie réelle variera en fonction du type de cellules solaires utilisées pour construire le panneau solaire. Un panneau solaire peut être composé de 32, 36, 60, 72 ou 96 cellules solaires individuelles. Ainsi:

• 32 cellules = 14,72 volts
• 36 cellules = 16,56 volts
• 60 cellules = 27,60 volts
• 72 cellules = 33,12 volts
• 96 cellules = 44,16 volts

La puissance de sortie d’un panneau solaire peut être déterminé en utilisant cette équation: P = V x I. Où P est égal à la puissance, V est égal à la tension et I est égal au courant. En utilisant le panneau solaire Hanwha Q de 310 watts comme exemple.

• ( V) Tension = 32,78
• (I) Courant = 9,31 Ampères
• (P) puissance = 305 Watts

L’effet négatif de l’ombre partielle sur un panneau solaire

Les panneaux solaires sont fortement affectés par même un peu d’ombre. Lors d’un ombrage partiel, la sortie d’un panneau solaire diminue considérablement. Cela se produit parce que les cellules solaires d’un panneau solaire sont câblées ensemble en série. Si même une cellule obtient de l’ombre, les performances de cette cellule diminuent et toutes les autres cellules l’emportent. Pire encore, dans les systèmes solaires avec un onduleur central, si la puissance d’un panneau diminue en raison de l’ombrage, cela réduit la puissance de tous les panneaux de l’ensemble du système!

Les panneaux standard à 60 cellules sont connectés électriquement en trois ensembles de 20 cellules chacun. Quand aussi peu qu’une de ces cellules est ombrée, cela peut éteindre tout le 1 / 3ème du panneau. De petites zones d’ombrage partiel des arbres et des obstructions du toit peuvent causer ce genre de perte de manière constante.

Certains fabricants de panneaux ont commencé à utiliser 120 demi-cellules, plutôt que 60 cellules complètes, afin de rendre leurs panneaux encore plus tolérants à l’ombrage. Les six circuits distincts, plutôt que seulement trois circuits totaux pour le panneau, atténuent la moitié des pertes d’ombrage tout en conservant le même profil électrique de base.

Les panneaux solaires atténuent également la perte de sortie causée par l’ombrage en connectant les cellules d’un panneau solaire avec des diodes de dérivation. Une diode de dérivation permettra à la puissance de sortie des cellules solaires non ombragées de contourner la cellule ombragée. Une certaine sortie est toujours perdue en raison de la chute de tension, mais la puissance de sortie globale est plus élevée qu’elle ne le serait sans la diode.

Électronique de puissance au niveau du module

Les électroniques de puissance au niveau du module (MLPE) sont des appareils électroniques qui sont fixés à des panneaux solaires individuels pour gérer leur puissance de sortie. Ces appareils sont capables d’atténuer les pertes causées par l’ombrage partiel grâce à un processus appelé suivi du point de puissance maximale (MPPT). MPPT fonctionne en surveillant la sortie des panneaux solaires dans le système, puis en ajustant la charge électrique sur le système solaire pour maintenir la meilleure puissance de sortie possible de ce système. Il existe deux appareils qui fournissent MPPT.

Optimiseurs CC

Un optimiseur CC est un équipement connecté à un panneau solaire pour surveiller et ajuster le flux de tension du panneau. En cas de chute de tension, l’optimiseur CC réduira la sortie de courant. Cela, à son tour, augmentera la quantité de tension produite par l’optimiseur CC pour correspondre à la sortie de tension des autres panneaux du système. Cela empêche le panneau partiellement ombré de faire glisser la puissance de sortie des autres panneaux du système.

Par exemple, si un panneau est partiellement ombré, un optimiseur CC SolarEdge réduira le courant pour maintenir la tension à 380V-400V afin que l’onduleur fonctionne de manière cohérente.

Micro-onduleurs

Les panneaux solaires dotés de micro-onduleurs sont moins sensibles aux pertes de sortie causées par l’ombrage. Dans un système de micro-onduleur, chaque panneau a son propre onduleur. Par conséquent, si la sortie d’un panneau est réduite par l’ombre, cela n’a aucun effet sur les autres panneaux.

La dernière étape: L’onduleur

Les panneaux solaires produisent de l’énergie CC – du même type que celui utilisé dans une batterie de 9 volts, juste beaucoup plus puissante! Un onduleur est nécessaire pour changer cette alimentation CC en alimentation ca utilisée par les lumières, les appareils et même les chargeurs de batterie dans une maison. Il le fait en détectant le profil de puissance exact provenant de l’utilitaire et en utilisant une série de commutateurs pour imiter ce même profil de puissance. Une fois que cette alimentation est fournie à la maison, elle est de qualité identique ou supérieure à celle provenant du réseau de distribution.

Ces dernières années, les améliorations apportées aux onduleurs solaires leur ont permis de soutenir le réseau électrique en le rendant plus stable. Les onduleurs solaires peuvent prendre en charge une tension basse ou haute lorsque le réseau public appelle en dehors des limites recommandées. Ce support interactif sur réseau profite à l’ensemble du quartier avec une alimentation cohérente et bien conditionnée.