Il existe différents types de panneaux photovoltaïques : Les panneaux monocristallins, les panneaux polycristallins, les panneaux à couche mince de type silicium amorphe et les panneaux à couche mince de type CIGS.
1 / Les panneaux monocristallins et polycristallins
Ces panneaux solaires sont composés de silicium et présentent les rendements les plus intéressants. Ils sont également les plus répandus : ils représentent 90% du marché.
Ils comprennent 60 à 120 cellules photovoltaïques. Leur durée de vie est de 30 à 40 ans.
Fabrication des panneaux monocristallins et polycristallins
Il faut tout d’abord mélanger du sable et du bois qu’on amène à très haute température (3000 °C) pour produire du silicium. Ensuite, on purifie chimiquement ce mélange, on le cuit à nouveau pour former des lingots qu’on va couper en tranches. On ajoute enfin du phosphore et du bore et on imprime un circuit électrique sur la cellule.
Avantages et inconvénients du panneau monocristallin
Le panneau solaire monocristallin est composé d’un seul cristal de silicium. Il a un aspect plus sombre que le panneau polycristallin (noir ou bleu foncé homogène). De manière générale, il est plus performant (18 à 24% de rendement), mais également plus coûteux.
Son rendement diminue avec les hautes températures.
Avantages et inconvénients du panneau polycristallin
Le panneau solaire polycristallin est constitué de plusieurs cristaux de silicium. Sa couleur bleue (hétérogène, les cristaux sont visibles à l’œil nu) le rend beaucoup plus visible et donc moins esthétique. Il est moins performant que le panneau monocristallin (Rendement 11 à 15%)
Il est en revanche plus abordable en terme de coût car sa fabrication est plus simple.
Son rendement diminue également avec les hautes températures.
2/ Les panneaux photovoltaïques à couche mince
Les panneaux à couche mince représentent 10% du marché. Ils devaient révolutionner le solaire mais la baisse très importante des coûts sur les panneaux monocristallins et polycristallins a rendu ces produits moins intéressants.
Leurs rendements sont plus faibles que les panneaux traditionnels, mais ils résistent mieux aux hautes températures et présentent d’autres atouts.
Ils en existe de plusieurs technologies, notamment au Silicium amorphe hydrogéné (a-Si-H), au CIGS (Cuivre, Indium, Gallium, Selenium), au CdTe (Tellurure de Cadmium).
Silicium amorphe hydrogéné (a-Si-H)
Le silicium amorphe est un silicium non cristallisé qui est utilisé comme semi-conducteur. Il est utilisé pour la fabrication de panneaux solaires souples (très répandu sur le marché pour les calculatrices et montres solaires)
Un panneau à couche mince à base de silicium amorphe est composé d’une couche de verre, d’un film conducteur transparent, de trois couches de silicium amorphe, d’une couche conductrice réflective.
Un des gros avantages de cette technologie est de pouvoir fonctionner avec un éclairement faible (même à l’intérieur d’un bâtiment). Les panneaux sont également meilleur marché que les panneaux polycristallins et monocristallins et bien moins sensibles aux températures élevées.
En revanche, son rendement est faible (5 à 9%), encore plus en plein soleil et sa durée de vie plus courte (10 ans). Ses performances qui diminuent avec le temps (perte de 10% à 20% entre les 3 et 6 premiers mois d'exploitation du panneau)
CIGS : Cuivre, Indium Gallium Selenium
Les cellules CIS représentent une nouvelle génération de cellules solaires sous forme de films minces, de type CIS (cuivre, indium, sélénium) ou CIGS (cuivre, indium, gallium et sélénium).
Un panneau à couche mince à base de CIGS est composé d’un verre de protection, d’une couche conductrice, d’une couche de sulfate de cadmium, d’une couche de cellule solaires CIGS et d’un collecteur de charge.
Cette technologie est très intéressante car elle n'utilise pas de silicium et peu de matériaux (couche beaucoup plus mince qu’un panneau traditionnel).
En revanche, l'indium pose problème (les réserves mondiales diminuent et d'après les estimations, elles seront épuisées vers 2030) et le cadmium est un élément toxique (dont les réserves diminuent également).
Le Cuivre joue le rôle d’absorbant de lumière ce qui confère au panneau une forte capacité d'absorption de la lumière même en fin de journée.
Le rendement est le plus élevé pour des cellules photovoltaïques en couche mince, mais loin derrière celui des panneaux photovoltaïques traditionnels : 9 à 11%