Le taux de rendement d’un module photovoltaïque correspond tout simplement au rapport entre la puissance fournie et la puissance du rayonnement capté. Il est exprimé en fonction de la surface.
En France, une installation photovoltaïque produit, par kWc de puissance installée, entre 700 et 1300 kWh par an. Le kWc correspond à mille Watt crête. Le Watt crête est la puissance de production photovoltaïque d’un module avec une température de 25°C sous un rayonnement solaire de 1kW/m² (ensoleillement reçu à midi sur une surface perpendiculaire au soleil). Ainsi, 1 Watt crête délivre une puissance électrique de 1 Watt sous un ensoleillement de 1kW/m².
Le rendement d’un module photovoltaïque dépend de nombreux facteurs:
- l’orientation du toit et de l’installation par rapport au soleil
Une orientation vers le Sud est optimale, mais les orientations Sud-Est ou Sud-Ouest sont également possibles.
- l’inclinaison
L’inclinaison optimale est de 30 degrés. Cependant, une inclinaison de 25 à 60 degrés sur un toit orienté Sud-Est ou Sud-Ouest apportent également de bons rendements.
- la présence ou non d’ombres portées
Elles réduisent le rendement de votre installation, il faut donc éviter leur présence.
- les valeurs locales de rayonnement
Vous pouvez les retrouvez dans l’article du 7 janvier 2008 de Julien, intitulé Energie solaire : quel ensoleillement en France ?
- la météo
Plus il y a de soleil, plus votre module produit de l’électricité. Cependant, même quand il y a des nuages, le rayonnement diffus provenant des nuages produit de l’électricité.
- la propreté du module
Il n’est en général pas nécessaire de nettoyer son panneau solaire pour maximiser son rendement. En effet, la pluie s’en charge pour nous! Cependant, dans les régions soumises à de fortes pollutions de l’air (complexes industriels), un nettoyage des modules solaires, à intervalle éloignés, peut être nécessaire.
(Crédits photos: WallachSolaire)
Règle n°1 : le calcul de la surface de capteurs installée doit prendre en compte l’ensoleillement de la région. Par exemple, on comptera 3 à 5m2 de capteurs pour un ballon de 200 à 300l sur la côte d’Azur, tandis que de 5 à 7m2 de capteurs seront nécessaires pour alimenter le même ballon à Lille.
Il s’agit de la première génération de cellules. Rondes, ou presque carrées, leur rendement atteint 12 à 16%. Pour les fabriquer, on utilise un bloc de silicium, cristallisé en un seul cristal. Cette méthode de production est compliquée.
Leur surface n’est pas uniforme, on observe au contraire les orientations différentes des cristaux. Leur rendement est de 11 à 13%. On les fabrique à partir d’un seul bloc de silicum, cristallisé en de multiples cristaux. Son coût de production est moins élevé que celui des cellules monocristallines.
L’une des premières références à l’utilisation des rayons solaires pour créer de l’énergie date du IIème siècle avant J.-C. En effet, le célèbre mathématicien Archimède, pour aider les soldats grecs à se défendre contre les Romains assiégeant Syracuse, leur aurait demandé de positionner leurs boucliers de bronze selon un angle soigneusement calculé, afin de réfléchir les rayons du soleil en direction des voiles des bateaux ennemis. De cette façon, les soldats grecs réussirent à empêcher les navires romains d’atteindre la côte, puisque leurs voiles prirent feu…
Le début du renouveau de l’énergie solaire vient à partir de 1950. A partir de cette époque, on l’utilise dans l’aérospatiale, pour augmenter la durée de vie des satellites, dans les calculatrices. Le véritable potentiel de cette technologie a été révélé en 1990, quand un avion américain à propulsion solaire, le "Sun Seeker" (Chercheur de Soleil), parcourut 4060 km.
Créé en 1993, le SER, alors nommé SIPROFER, est une organisation professionnelle qui se charge de défendre les intérêts des industriels du secteur des énergies renouvelables. Il participe notamment au Grenelle de l’environnement au sein du groupe de travail n°1, ‘Lutter contre le réchauffement climatique et maîtriser l’énergie’. Il regroupe environ 300 entreprises ou groupes opérant dans l’hydraulique, le photovoltaïque, l’éolien…
Chaque panneau solaire est composé d’un assemblage de plaques ou « capteurs », de cet élément mentionné plus haut, le silicium. Cet élément chimique existe sous forme cristalline et sous forme amorphe, ce qui détermine les deux filières de production des modules photovoltaïques. Le silicium est un composant rare et donc cher, ce qui ne manque pas de se répercuter sur le prix final de l’équipement.
Lingots de silicium monocristallin posés sur des lingots de silicium polycristallin
Modèles de modules encadrés
Four solaire: Un four solaire est constitué de centaines de miroirs orientés vers un récepteur central. La température du récepteur central, vers lequel sont réfléchis les rayons du soleil, monte à plus de 600°C. Un courant d’huile synthétique collecte cette chaleur et la convertit en vapeur. La vapeur fait tourner des turbines reliées à un générateur, produisant ainsi de l’électricité. Les fours solaires les plus grands peuvent produire plus de 10MV, contribuant de manière importante à la production d’électricité nationale. (Ci-contre: le four solaire d’Odeillo dans les Pyrénées Orientales)
Energie photovoltaïque: Elle est utilisée dans l’aérospatiale pour allonger la durée de vie des satellites, et s’est répandue dans de nombreuses applications, allant des calculatrices aux centrales solaires puissantes. Elle repose sur l’effet photoélectrique, qui génère de l’électricité directement de l’énergie solaire (sans passer par la chaleur comme véhicule d’énergie).
Chauffage de l’eau: Il s’agit actuellement d’un des premiers débouchés de l’énergie solaire. Comment ça marche? C’est simple: un panneau solaire chauffe-eau est constitué de plaques de métal sombres qui absorbent les rayons du soleil. Cette chaleur est transférée vers un réseau de conduits d’eau placés contre la surface de la plaque, ou à l’intérieur même de celle-ci. Une pompe à contrôle thermostatique régule le débit d’eau. Le thermostat permet un chauffage uniforme de l’eau jusqu’à une températire de 82°C. 
