Energie Solaire:

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Qu’est-ce que l’énergie solaire ?

L’expression « énergie solaire » est généralement associée aux méthodes qui permettent d’utiliser cette énergie. Situé à 146 millions de kilomètres de la terre, le soleil est une source d’énergie extraordinairement puissante. Pour s’en faire une idée, il suffit de savoir que le soleil envoie 1,6 milliards de kilowatts à la terre chaque année. Toutefois, 40 % seulement de cette énergie atteignent effectivement la surface terrestre, le reste étant réfléchi par les couches supérieures de l’atmosphère. Ce pourcentage relativement faible que l’Homme peut récupérer et transformer en énergie utilisable est de plusieurs centaines de fois supérieur à la consommation d’énergie mondiale annuelle.

L’énergie solaire peut être utilisée de deux manières : comme source de chaleur et comme source d’électricité. Le processus de transformation du rayonnement solaire en électricité est dit « photovoltaïque » (ou PV).

Réflexion de la lumière solaire.

Dans de nombreuses régions du monde, le coût du solaire PV est compétitif par rapport à celui des combustibles fossiles ou des autres sources d’énergie. En raison du caractère incertain des disponibilités mondiales de ces combustibles fossiles et de la prise de conscience croissante de la dégradation de l’environnement, de plus en plus de gens optent pour le solaire PV comme l’une de leurs sources d’énergie. Du fait de son adoption massive au Japon, en Allemagne, en Espagne, en Italie et en Grèce, le solaire PV devrait jouer un rôle majeur dans le mix énergétique mondial.

Qu’est-ce que le photovoltaïque ?

Le mot « photovoltaïque » désigne le processus qui consiste à transformer la lumière solaire en électricité sans aucune pièce mobile de machinerie, sans bruit, sans pollution et sans combustible. Si vous avez déjà utilisé une calculette solaire, vu un panneau routier à énergie solaire ou mis une pièce dans un parcmètre à énergie solaire, vous avez déjà vu le solaire PV en action. La conversion PV a été découverte par le physicien français A. Becquerel en 1839. C’est le seul moyen connu pour convertir la lumière directement en électricité.

Le préfixe Photo vient du grec « phos » qui signifie lumière. « Volt » vient du patronyme d’Alessandro Volta (1745-1827), physicien qui a contribué aux recherches sur l’électricité. Littéralement, photovoltaïque signifie électricité lumineuse. La cellule PV, aussi appelée cellule solaire, constitue l’élément de base de la conversion photovoltaïque. Il s’agit d’un dispositif semi-conducteur qui transforme en énergie électrique l’énergie lumineuse fournie par une source d’énergie inépuisable, le soleil. Elle exploite les propriétés des matériaux semi-conducteurs utilisés dans l’industrie de l’électronique : diodes, transistors et circuits intégrés.

Principe de fonctionnement d’une cellule photovoltaïque

La cellule solaire

Les cellules PV sont de fines tranches planes fabriquées à partir de matériaux appelés semi-conducteurs qui sont capables de conduire l’électricité ou de la transporter. Plus de 90 % des cellules solaires fabriquées à l’heure actuelle sont en silicium, un semi-conducteur, ou métalloïde, présentant à la fois les propriétés d’un métal et d’un isolant. Une des faces de la cellule est traitée à l’aide d’une substance chargée négativement (par exemple du phosphore). L’autre est traitée à l’aide d’une substance chargée positivement (par exemple du bore). Une couche non conductrice est placée entre les deux couches chargées. Un fil métallique relie la face de la cellule chargée négativement à sa face chargée positivement.

Cellule solaire.

La lumière solaire, source d’énergie

La lumière du soleil, moteur du processus, fournit l’énergie qui est convertie en courant électrique. Cette lumière est composée de petites particules d’énergie (photons) qui se comportent comme autant de projectiles.

Lorsqu’un photon frappe une cellule PV, il peut rebondir dessus, la traverser ou être absorbé par elle. Seuls les photons qui sont absorbés fournissent de l’énergie convertible en électricité. Lorsque le matériau (semi-conducteur) absorbe suffisamment de lumière solaire (énergie), des électrons sont arrachés des atomes du matériau par les photons solaires. Ces électrons sont alors libres de circuler et créent un courant électrique.

En plaçant des contacts métalliques sur la face supérieure et la face inférieure de la cellule, ce courant peut être capté et utilisé en dehors de la cellule. Ce courant, ainsi que la tension électrique dans la cellule (créée par un ou plusieurs champs électriques incorporés), déterminent la puissance (en watts) que la cellule est en mesure de produire.

Puissance (watts-crête) = intensité (ampères) x tension (volts)

La cellule est le principal composant d’un système PV, mais elle n’est pas capable de fournir assez d’énergie à un instant donné. Les caractéristiques électriques d’une seule cellule (tension d’environ 0,5 volts et puissance d’environ 1,5 watt-crête) sont généralement insuffisantes pour alimenter les équipements électriques de tensions standard (12, 24 ou 48 volts). C’est pourquoi, les cellules solaires sont reliées entre elles pour former un module ou panneau capable de délivrer une puissance de sortie spécifique.

Un module solaire classique comprend un grand nombre de cellules, une couverture de protection en verre, une couche anti-reflet pour augmenter la lumière solaire, un contact ou électrode sur ses faces supérieure et inférieure et les couches semi-conductrices dans lesquelles les électrons commencent et achèvent leur voyage. Le courant électrique produit par la lumière solaire est capté par l’électrode supérieure et retourne dans la cellule solaire via l’électrode inférieure en traversant un circuit.

Couche d'un module PV classique.

Ensuite, un nombre spécifique de modules sont reliés entre eux pour former un groupe ou système capable de fournir une puissance de sortie adaptée à une application donnée ou à la demande globale de courant.

Lorsque le soleil brille sur le groupe/système PV, du courant continu est produit et peut être utilisé pour alimenter divers circuits consommateurs. Qu’il s’agisse d’alimenter des applications reliées à un réseau ou des installations hors réseau distantes, le PV convient à tous les cas de figure.

A B C D E F G H I J K L M N O P Q R S T U V W X Y Z 

A

Courant alternatif (CA) — Type de courant électrique qui change de sens à intervalles réguliers appelés cycles. Les réseaux de transport de l’électricité fonctionnent en CA car la tension est plus facile à contrôler.

Ampère (A) — Unité d’intensité de courant électrique ou de débit d’électrons. Une tension de 1 volt dans une résistance de 1 ohm crée un courant électrique de 1 ampère.

Angle d’incidence — Angle formé par un rayon de soleil et la perpendiculaire à la surface. Par exemple, l’angle d’incidence sur une surface directement exposée au soleil est égal à zéro. Si la surface est parallèle au soleil (par exemple, une toiture horizontale exposée au soleil levant), l’angle d’incidence est égal à 90°.

Revêtement anti‑reflet — Fine couche de matériau appliquée à la surface d’une cellule solaire, qui réduit la réflexion de la lumière et augmente la transmission lumineuse.

Courant de groupe — Courant électrique produit par un groupe photovoltaïque lorsqu’il est exposé à la lumière solaire.

Tension de service de groupe — Tension électrique produite par un groupe photovoltaïque exposé à la lumière solaire et relié à un dispositif consommateur.

B

Point mort du système (PM) — Se rapporte à tous les composants et à tous les coûts autres que ceux relatifs aux modules/groupes PV. Comprend les coûts de conception, de terrain, de viabilisation, d’installation du système, de structures supportantes, de conditionnement du courant électrique, de fonctionnement, de maintenance, de stockage indirect et autres coûts associés.

Charge de base — Quantité moyenne d’électricité qu’une installation doit fournir en permanence.

Batterie — Ensemble d’au moins deux piles électrochimiques logées dans un boîtier et reliées en parallèle ou en série de manière à produire les niveaux de tension et de courant électrique nécessaires. Le terme batterie peut aussi désigner une seule pile lorsque celle-ci constitue le seul accumulateur électrochimique.

Capacité de batterie disponible — Charge maximale totale, exprimée en ampères-heures, que peut fournir une pile ou une batterie dans des conditions de service données de taux de décharge, de température, d’état de charge initial, d’âge et de tension de coupure.

Capacité d’une batterie — Charge électrique maximale totale, exprimée en ampères-heures, qu’une batterie peut fournir à un circuit dans des conditions données.

Elément de batterie — Unité fonctionnelle la plus simple d’une batterie d’accumulateurs. Un élément de batterie est composé d’au moins une électrode ou plaque positive, d’un électrolyte qui permet de conduire les ions, d’au moins une électrode ou plaque négative, d’un séparateur entre deux plaques de polarité opposée et d’un boîtier contenant le tout.

Longévité d’une batterie — Nombre de cycles de décharge qu’une pile ou une batterie peut supporter jusqu’à une profondeur de décharge donnée avant de ne plus respecter ses valeurs nominales de capacité ou de rendement.

Durée de vie d’une batterie — Durée pendant laquelle une pile ou une batterie est capable de fonctionner au-dessus d’une valeur donnée de capacité ou de rendement. La durée de vie peut être exprimée en nombre de cycles et/ou en nombre d’années selon le type d’utilisation prévu de la pile ou de la batterie.

Bâtiment à système photovoltaïque intégré (BIPV ou « Building-Integrated Photovoltaics ») — Bâtiment comportant un système photovoltaïque conçu pour être intégré à son enveloppe, généralement en remplacement de matériaux de construction classiques. L’intégration peut être effectuée dans les façades verticales en remplacement des baies vitrées, des allèges ou d’autres matériaux de façade, dans des systèmes de verrières semi-transparentes ou dans des éléments de toiture en remplacement des matériaux classiques de toiture ou d’autres systèmes de construction.

C

Jonction de cellule — Zone de contact immédiat entre deux couches (positive et négative) d’une cellule photovoltaïque. La jonction est située au centre de la barrière de cellule ou zone d’appauvrissement.

Régulateur de charge — Composant d’un système photovoltaïque qui régule la quantité de courant qui entre et sort d’une batterie pour la protéger contre toute surcharge ou décharge excessive. Le régulateur de charge peut aussi indiquer l’état de fonctionnement du système.

Concentrateur — Module photovoltaïque qui comprend des composants optiques, comme des lentilles (lentilles de Fresnel), destinés à diriger et à concentrer la lumière solaire sur une cellule solaire de surface plus réduite. La plupart des groupes concentrateurs doivent être orientés face au soleil ou suivre son déplacement. Ils peuvent multiplier par plusieurs centaines le flux énergétique de la lumière solaire.

Convertisseur — Appareil qui convertit une tension continue (CC) en une autre tension continue.

Courant à puissance maximale (Ipm) — Intensité de courant pour laquelle un module fournit sa puissance maximale.

Cycle — Déchargement d’une batterie suivi d’un rechargement.

D 

Jours de réserve — Nombre de jours consécutifs pendant lesquels le système en mode autonome est capable de fournir une charge donnée sans apport d’énergie solaire. Ce terme est en relation avec la disponibilité du système.

Convertisseur à courant continu (CC) — Circuit électronique qui convertit une tension continue d’une certaine valeur (par exemple la tension d’un module photovoltaïque) en une tension continue d’une autre valeur (par exemple la tension de sortie). Peut faire partie d’un régulateur à poursuite de puissance maximale.

Batterie à déchargement poussé — Batterie à grandes plaques capable de supporter de nombreux déchargements jusqu’à un faible état de charge.

Déchargement poussé — Déchargement d’une batterie jusqu’à une capacité inférieure ou égale à 20 % de sa capacité en pleine charge.

Profondeur de décharge — La quantité d’ampères-heures prélevée d’une pile ou d’une batterie en pleine charge, exprimée en pourcentage de sa capacité nominale. Par exemple, un prélèvement de 25 ampères-heures d’une pile de capacité nominale de 100 ampères-heures équivaut à une profondeur de décharge de 25 %. Dans certaines conditions dans lesquelles le taux de décharge est inférieur au taux nominal de la pile, la profondeur de décharge peut être supérieure à 100 %.

Mois de calcul — Mois pendant lequel la combinaison de l’insolation et du régime d’utilisation requiert l’énergie maximale de la part d’un groupe photovoltaïque.

Insolation diffuse — Lumière solaire reçue de manière indirecte par suite d’une diffusion créée par la présence de nuages, de brouillard, de brume, de poussière ou d’autres obstacles atmosphériques. Par opposition à l’insolation directe.

Rayonnement diffus — Rayonnement solaire reçu après réflexion et diffusion par l’atmosphère et le sol.

Longueur de diffusion — Distance moyenne parcourue par un électron ou un trou libre avant de se recombiner avec un autre électron ou trou.

Rayonnement solaire direct — Rayonnement reçu provenant des rayons de soleil directs. Mesuré à l’aide d’un pyrhéliomètre avec une ouverture de 5,7° pour reproduire le disque solaire.

Courant continu (CC) — Type de transport et de distribution de l’électricité dans lequel le courant circule dans un seul sens dans le conducteur, généralement à basse tension et à intensité élevée. Pour pouvoir alimenter les appareils électroménagers classiques en 120 V ou 220 V, le courant continu doit être converti en courant alternatif.

Insolation directe — Lumière solaire qui parvient directement à un capteur. Par opposition à l’insolation diffuse.

Décharge (déchargement) — Prélèvement d’énergie électrique à partir d’une batterie.

Ressources énergétiques distribuées (RED) — Ensemble de petits systèmes modulaires de production d’électricité, reliés ou non au réseau général, qui peuvent être combinés à des systèmes d’accumulation et de gestion d’énergie et utilisés pour améliorer le fonctionnement d’un système de distribution d’électricité.

Puissance distribuée — Terme générique désignant toute fourniture de courant située à proximité du point de consommation. Inverse de puissance centralisée. Voir Système autonome.

Systèmes décentralisés — Systèmes installés directement au point de consommation ou à proximité immédiate, par opposition aux systèmes centralisés qui alimentent les réseaux de distribution. Un système photovoltaïque résidentiel est un système décentralisé.

Facteur d’utilisation — Rapport entre le temps d’activité et le temps total. Sert à décrire le régime de fonctionnement des appareils ou des consommateurs dans un système photovoltaïque.

Facteur de service — Durée pendant laquelle un onduleur (appareil de conditionnement du courant) peut fonctionner à sa pleine puissance nominale.

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E

Circuit électrique — Chemin suivi par les électrons qui partent d’une source d’alimentation (générateur ou batterie), traversent un système électrique et retournent à la source.

Courant électrique — Flux d’énergie électrique (électricité) dans un conducteur, exprimé en ampères.

Réseau électrique — Système intégré de distribution d’électricité, desservant généralement une vaste zone.

Electricité — Energie produite par un flux de particules chargées électriquement, comme des électrons ou des ions.

Electrode — Conducteur relié à une masse.

Electrolyte — Conducteur non métallique (liquide ou solide) qui transporte le courant créé par le déplacement d’ions (au lieu d’électrons), avec libération de matière au niveau des électrodes d’une pile électrochimique.

Energie — Capacité à produire un travail. Une forme d’énergie peut être convertie en une autre forme d’énergie, mais la quantité totale d’énergie reste constante.

Densité d’énergie — Rapport de l’énergie disponible par unité de masse. Généralement utilisée pour comparer des batteries d’accumulateurs.

F

Groupe fixe — Groupe photovoltaïque monté à angle fixe par rapport à l’horizontale.

Groupe plan — Groupe photovoltaïque composé de modules PV non focalisants.

Module plan — Cellules ou matériaux photovoltaïques montés sur une surface plane rigide avec les cellules exposées librement à la lumière solaire incidente.

Photovoltaïque plan — Groupe ou module PV composé d’éléments non focalisants. Les groupes et les modules plans utilisent la lumière solaire directe et diffuse, mais s’ils sont montés fixes en position, une partie de la lumière directe est perdue du fait de l’existence de rayons solaires à incidence oblique.

Régulation de fréquence — Indique la variabilité de la fréquence de sortie. Certains consommateurs s’arrêtent ou ne fonctionnement pas correctement si la variation de fréquence est supérieure à 1 %.

Ensoleillement maximal — Densité du flux énergétique de la lumière solaire incidente sur la surface terrestre à midi par temps clair (environ 1 000 watts/mètre carré).

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G

Gain solaire annuel — Le gain solaire annuel d’un bâtiment désigne l’économie réalisée grâce à la présence d’un dispositif solaire par rapport à la consommation d’énergie d’un bâtiment non équipé en solaire.

Gigawatt (GW) — Unité de puissance égale à 1 milliard de watts, 1 million de kilowatts ou 1 000 mégawatts.

H

Système hybride — Système électrosolaire ou photovoltaïque qui comprend d’autres sources de production d’énergie, comme une éolienne ou un groupe électrogène.

I

Lumière incidente — Lumière qui arrive sur la face exposée d’une cellule ou d’un module solaire.

Insolation — Densité du flux énergétique de lumière solaire incidente sur une surface d’aire et d’orientation données, généralement exprimée en watts par mètre carré par heure ou en Btu par pied carré par heure. Voir Insolation diffuse et Insolation directe.

Onduleur — Dispositif qui convertit un courant électrique continu en courant électrique alternatif pour alimenter des systèmes autonomes ou un réseau électrique.

Irradiance — Quantité de lumière solaire directe, diffuse et réfléchie sur une surface, généralement exprimée en kilowatts par mètre carré. L’irradiance multipliée par le temps donne l’insolation.

J

Jonction — Région de transition entre deux couches semi-conductrices ; par exemple, la jonction p/n entre une région à forte concentration en accepteurs (type p) et une autre à forte concentration en donneurs (type n).

Boîtier de raccordement — Le boîtier de raccordement d’un générateur photovoltaïque est un boîtier situé sur le module qui permet de relier électriquement les branches PV et qui peut contenir, si nécessaire, des dispositifs de protection.

K

Kilowatt (kW) — Unité normalisée de puissance électrique égale à 1 000 watts ou à une consommation d’énergie égale à 1 000 joules par seconde.

Kilowatt-heure (kWh) — Energie de 1 000 watts consommée pendant une heure. Le kWh est une unité d’énergie. 1 kWh = 3 600 kJ.

L

Longévité — Durée pendant laquelle un système peut fonctionner au-dessus d’un niveau de performances spécifié.

Coût sur le cycle de vie — Coût estimatif lié à la possession et à l’utilisation d’un système photovoltaïque pendant sa durée de vie utile.

Captation de la lumière — Emprisonnement de la lumière dans un matériau semi-conducteur par réfraction et réflexion sous des angles critiques ; la lumière captée continue sa progression dans le matériau, ce qui augmente la probabilité d’absorption et, par conséquent, de production de porteurs de charge.

Onduleur de ligne — Onduleur relié à un réseau ou à une ligne d’alimentation électrique. La commutation du courant (de continu en alternatif) est commandée par la ligne d’alimentation de sorte que, en cas de défaillance du réseau, le système photovoltaïque ne puisse pas alimenter la ligne.

Charge — Energie demandée à un générateur ; énergie consommée ou demandée par un matériel ou un ensemble de matériels. Généralement exprimée en ampères ou en watts lorsqu’il s’agit d’électricité.

M 

Batterie sans entretien — Batterie étanche dans laquelle il est impossible d’ajouter de l’eau pour compléter le niveau de l’électrolyte.

Point de puissance maximale (PPM) — Point de la courbe caractéristique d’intensité‑tension (I-U) d’un module exposé où le produit de l’intensité par la tension est maximal. Pour une cellule au silicium classique, cette valeur est de l’ordre de 0,45 volt.

Convertisseur MPPT — Composant d’un appareil de conditionnement du courant qui actionne automatiquement le générateur photovoltaïque à son point de puissance maximale quelles que soient les conditions de fonctionnement.

Mégawatt (MW) — 1 000 kilowatts ou 1 million de watts, unité de mesure normalisée de la capacité d’une centrale électrique.

Mégawatt-heure — 1 000 kilowatts-heures ou 1 million de watts-heures.

Modularité — Utilisation de plusieurs onduleurs montés en parallèle pour desservir plusieurscharges.

Facteur de dégradation d’un module — Facteur d’abaissement de l’intensité de courant d’un module photovoltaïque pour tenir compte des conditions de service sur site, par exemple de l’encrassement du module.

Dispositif multijonction — Dispositif photovoltaïque à haut rendement qui comprend au moins deux jonctions entre cellules, chacune étant optimisée pour une certaine plage du spectre solaire.

Régulateur variable — Régulateur de charge qui permet des intensités de charge différentes au fur et à mesure que la batterie approche de la pleine charge.

N

Batterie au nickel-cadmium — Batterie composée de plaques de nickel et de cadmium et d’un électrolyte basique.

Tension nominale — Tension de référence qui permet de caractériser une batterie, un module ou un système (12 V ou 24 V par exemple).

O

Poursuiteur monoaxial — Système dont la rotation ne s’effectue qu’autour d’un seul axe.

Orientation — Orientation par rapport aux points cardinaux N, S, E, O ; l’azimut est la mesure de l’orientation par rapport au Nord.

P

Connexion en parallèle — Méthode de connexion de plusieurs cellules solaires ou modules photovoltaïques qui consiste à relier ensemble les câbles positifs et les câbles négatifs, respectivement ; ce montage augmente l’intensité de courant, mais pas la tension.

Demande/consommation de pointe — Demande ou consommation d’énergie maximale sur un intervalle de temps donné.

Intensité à la puissance de crête — Intensité du courant produit par un module ou un groupe photovoltaïque lorsqu’il fonctionne à la valeur de tension de la courbe caractéristique I-U pour laquelle la puissance qu’il fournit est maximale.

Heures d’ensoleillement maximal — Nombre d’heures par jour pendant lesquelles l’irradiance solaire moyenne est égale à 1 000 W/m². Par exemple, un nombre d’heures d’ensoleillement maximal égal à six indique que l’énergie reçue entre le lever et le coucher du soleil est égale à celle qui aurait été reçue pendant six heures d’irradiance à 1 000 W/m².

Courant photo-électrique — Courant électrique induit par l’énergie de rayonnement.

Cellule photo-électrique — Dispositif de mesure de l’intensité lumineuse qui convertit la lumière incidente en électricité, puis mesure l’intensité de courant ; utilisée dans les photomètres.

Photovoltaïque — Relatif à la transformation directe de la lumière en électricité.

Groupe photovoltaïque — Réseau de modules PV interconnectés qui fonctionnent comme un seul générateur d’électricité. Les modules sont assemblés sur une structure ou un support commun pour constituer un système générateur de courant individuel.

Cellule photovoltaïque — Elément semi-conducteur d’un module PV qui assure la transformation immédiate de la lumière en énergie électrique (d’intensité et de tension continues). Egalement appelée « cellule solaire ».

Dispositif photovoltaïque — Dispositif électrique à semi-conducteur qui transforme la lumière directement en courant électrique continu dont la caractéristique d’intensité‑tension dépend des propriétés de la source lumineuse, ainsi que des matériaux et de la conception du dispositif. Les dispositifs photovoltaïques à lumière solaire sont fabriqués à partir de divers matériaux semi-conducteurs, dont le silicium, le sulfure de cadmium, le tellurure de cadmium et l’arséniure de gallium, et qui se présentent sous la forme monocristalline, polycristalline ou amorphe.

Effet photovoltaïque — Phénomène qui se produit lorsque des photons, « particules » contenues dans un rayon lumineux, libèrent des électrons des atomes qu’ils percutent. La combinaison de cette propriété de la lumière et des propriétés des semi-conducteurs crée un flux d’électrons qui traverse une jonction dans un sens et établissent ainsi une tension électrique. En ajoutant des circuits, le courant circule et de l’électricité est produite.

Générateur photovoltaïque — Ensemble des branches PV d’un générateur PV électriquement reliées entre elles.

Module photovoltaïque — Ensemble de cellules solaires électriquement reliées entre elles et montées dans un boîtier qui les isole de l’environnement. La méthode de connexion et le nombre de connexions entre les cellules déterminent les caractéristiques globales de fonctionnement du module. Synonyme de « panneau solaire ».

Panneau photovoltaïque — Terme synonyme de module PV ou panneau solaire, mais utilisé pour désigner plus précisément un ensemble de modules physiquement interconnectés (c’est-à-dire une branche de modules en structure sandwich permettant d’obtenir un courant électrique d’intensité et de tension données).

Système photovoltaïque — Synonyme de « groupe photovoltaïque ».

Système thermophotovoltaïque (TPV) — Système photovoltaïque qui, outre la conversion de la lumière solaire en électricité, récupère la chaleur résiduelle et fournit à la fois de l’électricité et de la chaleur sous une forme utilisable. Egalement appelé « système à utilisation intégrale de l’énergie ».

Plaque — Plaque métallique, généralement en plomb ou en alliage de plomb, immergée dans l’électrolyte d’une batterie.

Batterie non rechargeable (primaire) — Batterie dont la capacité initiale ne peut pas être rétablie en la chargeant.

Surface projetée — Aire nette de vitrage exposé au Sud projetée sur un plan vertical.

Pyranomètre — Instrument de mesure de l’irradiance solaire globale.

Pyrhéliomètre — Instrument de mesure de l’irradiance solaire directe. Utilise une ouverture de 5,7° pour reproduire le disque solaire.

Q

Test de qualification — Méthode d’essai appliquée à un certain ensemble de modules photovoltaïques qui met en œuvre des contraintes électriques, mécaniques ou thermiques d’une valeur définie et d’une manière définie. Les résultats du test sont soumis au respect d’un cahier des charges.

R

Capacité nominale d’une batterie — Terme utilisé par les fabricants de batteries pour désigner la quantité maximale d’énergie qu’il est possible d’extraire d’une batterie dans des conditions précises de taux de décharge et de température. Voir Capacité d’une batterie.

Redresseur — Dispositif qui convertit un courant alternatif en un courant continu. Voir Onduleur.

Régulateur — Dispositif empêchant la surcharge des batteries en régulant leur cycle de charge ; est généralement réglable pour s’adapter aux divers modèles de batterie.

Puissance de réserve — Puissance que doit conserver une centrale pour pouvoir répondre aux pointes de consommation.

Résistance (R) — Propriété d’un conducteur qui s’oppose au passage du courant électrique et qui se traduit par l’échauffement du conducteur. La résistance d’un conducteur donné est égale à la force électromotrice nécessaire pour une unité de courant. La résistance est exprimée en ohms.

Protection anti-inversion de courant — Toute méthode qui permet d’éviter au courant d’aller de la batterie vers le groupe photovoltaïque (généralement la nuit). Voir Diode de blocage.

S

Batterie étanche — Batterie à électrolyte captif et équipée d’un bouchon à évent qui sert à rétablir l’étanchéité ; également appelée « batterie à dégazage ». Son électrolyte ne peut pas être complété.

Profondeur de décharge saisonnière — Facteur de correction utilisé dans certaines méthodes de dimensionnement des systèmes qui « autorise » la batterie à se décharger progressivement pendant 30 à 90 jours de faible ensoleillement. Ce facteur permet de réduire légèrement la taille du groupe photovoltaïque.

Autodécharge — Caractérise la décharge spontanée d’une batterie non connectée.

Semi-conducteur — Tout matériau dont la conductibilité électrique est limitée. Certains semi-conducteurs, dont le silicium, l’arséniure de gallium, le diséléniure de cuivre‑indium et le tellurure de cadmium, conviennent remarquablement bien à la conversion photovoltaïque.

Connexion en série — Méthode de jonction des cellules photovoltaïques qui consiste à relier les fils positifs aux fils négatifs ; ce montage augmente la tension.

Contrôleur en série — Régulateur de charge qui coupe le courant de charge en ouvrant le circuit du groupe photovoltaïque. L’élément régulateur est relié en série avec le groupe PV et la batterie.

Régulateur en série — Type de régulateur de charge de batterie dont le courant de charge est commandé par un commutateur relié en série avec le module ou le groupe photovoltaïque.

Résistance en série — Résistance qui gène le passage du courant dans une cellule, par exemple due à la masse du semi-conducteur, aux contacts métalliques ou aux interconnexions.

Régulateur fixe — Régulateur de charge qui renvoie l’intégralité du courant de charge lorsque la batterie approche de la pleine charge.

Constante solaire — Quantité moyenne de rayonnement solaire qui atteint une surface perpendiculaire aux rayons du soleil dans la haute atmosphère terrestre, égale à 1 353 watts par mètre carré ou 492 Btu par pied carré.

Climatisation solaire — Utilisation de l’énergie thermique solaire ou de l’électricité solaire pour alimenter un appareil de climatisation. Un système photovoltaïque peut être utilisé pour alimenter un refroidisseur par évaporation, une pompe à chaleur ou un climatiseur.

Energie solaire — Energie électromagnétique émise par le soleil (rayonnement solaire). La quantité d’énergie qui atteint la terre est égale à un milliardième de l’énergie totale produite par le soleil, soit l’équivalent d’environ 420 trillions de kilowatts-heures.

Midi solaire — Heure locale à laquelle le soleil atteint son point le plus haut dans le ciel.

Ressource solaire — Quantité d’insolation solaire reçue par un site, généralement exprimée en kWh/m²/jour et qui équivaut au nombre d’heures d’ensoleillement maximal.

Spectre solaire — Distribution totale du rayonnement électromagnétique émis par le soleil. Les diverses régions du spectre solaire sont caractérisées par leur plage de longueur d’onde. La région visible est comprise entre 390 et 780 nanomètres environ (un nanomètre égale un milliardième de mètre). Environ 99 % des rayons solaires sont compris dans la plage de longueur d’onde allant de 300 nm (ultraviolet) à 3 000 nm (proche infrarouge). L’ensemble du rayonnement dans la plage de longueur d’onde allant de 280 nm à 4 000 nm représente le spectre solaire total ou rayonnement solaire total.

Onde carrée — Forme d’onde à deux états seulement (positif et négatif). Une onde carrée contient un grand nombre d’harmoniques.

Onduleur carré — Type d’onduleur qui produit une onde carrée. Il est composé d’une source de courant continu, de quatre interrupteurs et d’un consommateur. Ces commutateurs sont des semi-conducteurs alimentés capables de transporter un courant de forte intensité et de supporter une tension élevée. Ils sont ouverts et fermés selon une certaine séquence et à une certaine fréquence.

Système autonome — Système photovoltaïque autonome ou hybride, qui n’est pas relié à un réseau. Un tel système requiert généralement des batteries ou une autre forme d’accumulateur.

Montage sur tasseaux — Technique de montage d’un groupe photovoltaïque sur un toit en pente qui consiste à monter les modules à une courte distance au-dessus du toit et à les incliner selon un angle optimal.

Etat de charge — Capacité disponible d’une batterie, exprimée en pourcentage de sa capacité nominale.

Batterie d’accumulateurs — Dispositif capable de transformer l’énergie électrique en énergie chimique et vice-versa. Les réactions sont presque totalement réversibles. Lorsque la batterie se décharge, l’énergie chimique est transformée en énergie électrique qui est consommée par un circuit ou un appareillage externes.

Sous-système — L’un des composants d’un système photovoltaïque (à savoir groupe PV, régulateur, batteries, onduleur, circuits consommateurs).

Superconductivité — Augmentation importante et subite de la conductivité électrique de certains métaux lorsque leur température s’approche du zéro absolu.

Couverture — Placée sur la face exposée d’un module photovoltaïque, elle protège les matériaux PV contre les chocs et les intempéries, tout en laissant passer les longueurs d’onde utiles du spectre solaire.

Capacité de crête — Puissance maximale pouvant être délivrée pendant une courte durée, généralement de trois à cinq fois supérieure à la puissance nominale.

Disponibilité du système — Durée, généralement exprimée en heures par an, pendant laquelle un système photovoltaïque peut répondre à la demande totale d’énergie.

Tension de service du système — Tension de sortie d’un groupe photovoltaïque sous charge. Cette tension dépend du circuit consommateur ou des batteries qui sont reliés aux bornes de sortie.

T

Compensation de température — Circuit qui règle les points d’actionnement du régulateur de charge en fonction de la température de la batterie. Cette fonction est recommandée si la température de la batterie est susceptible de s’écarter de plus de ± 5 °C de la température ambiante.

Facteurs de (correction de) température — Il n’est pas rare que des facteurs de correction de température différents soient appliqués à trois éléments caractéristiques du dimensionnement d’un système photovoltaïque : un facteur de réduction de la température de la batterie à froid, un facteur de réduction de la tension des modules PV à chaud et un facteur de réduction de la conductibilité des conducteurs à chaud.

Pellicule photovoltaïque — Module photovoltaïque composé de fines couches successives de matériau semi-conducteur. Voir Silicium amorphe. Plusieurs autres matériaux prometteurs, comme le tellurure de cadmium (CdTe) et le diséléniure de cuivre‑indium (CIS) sont maintenant utilisés dans la fabrication des modules PV. Ces technologies présentent l’intérêt d’une industrialisation relativement peu onéreuse par rapport aux technologies au silicium cristallin, tout en offrant généralement des rendements de module plus élevés que le silicium amorphe.

Angle d’inclinaison — Angle d’exposition au soleil d’un groupe photovoltaïque par rapport à l’horizontale. L’angle d’inclinaison peut être réglé ou ajusté de manière à maximiser la récupération d’énergie saisonnière ou annuelle.

Oxyde d’étain — Semi-conducteur en ruban large semblable à l’oxyde d’indium, utilisé dans les cellules solaires à hétérojonction ou pour fabriquer un film conducteur transparent appelé « verre NESA » lorsqu’il est appliqué sur du verre.

Charge CA totale — Somme des charges en courant alternatif. Valeur importante pour le choix d’un onduleur.

Réflexion interne totale — Lumière emprisonnée dans un dispositif semi-conducteur par réfraction et réflexion selon des angles critiques afin qu’elle ne puisse pas sortir du dispositif et soit finalement absorbée par le semi-conducteur.

Transformateur — Dispositif électromagnétique qui modifie la tension d’un courant électrique alternatif.

Charge d’entretien — Charge de bas régime qui compense les pertes par autodécharge pour maintenir une cellule ou une batterie à l’état de pleine charge.

U

Ultraviolet — Rayonnement électromagnétique de longueur d’onde comprise entre 4 et 400 nanomètres.

Onduleur interactif — Onduleur qui fonctionne uniquement lorsqu’il est relié au réseau public et qui utilise la fréquence de la tension de ligne prédominante du réseau comme paramètre de commande pour synchroniser le débit du système photovoltaïque en fonction de la puissance du réseau.

V

Bande de valence — Dans un semi-conducteur, bande d’énergie la plus élevée capable d’être complètement remplie par des électrons.

Volt (V) — Unité de force électromotrice égale à la force nécessaire pour produire un courant constant égal à 1 ampère dans une résistance égale à 1 ohm.

Tension — Valeur de la force électromotrice entre deux points, exprimée en volts.

Tension à puissance maximale (Vpm) — Tension de courant à laquelle un module photovoltaïque fournit sa puissance maximale.

Protection de tension — De nombreux onduleurs sont équipés d’un circuit de détection qui déconnecte l’onduleur de la batterie lorsqu’un seuil de tension est franchi.

Régulation de tension — Indique la variabilité de la tension de sortie. Certains circuits consommateurs ne tolèrent pas de variation de tension supérieure à quelques pourcents.

W

.

Watt — Energie transférée équivalente à 1 ampère sous une différence de potentiel de 1 volt. Un watt est égal à 1/746 cheval-vapeur ou à 1 joule par seconde. Le watt est le produit de la tension par l’intensité (ampérage).

Fenêtre — Matériau en bande large choisi pour sa transparence à la lumière. Constituant généralement la couche supérieure d’un dispositif photovoltaïque, la fenêtre permet à pratiquement toute la lumière d’atteindre les couches semi-conductrices inférieures.

Travail d’extraction — Différence d’énergie entre le niveau de Fermi et le niveau d’énergie du point zéro. Quantité d’énergie minimale requise pour arracher un électron d’une substance dans le vide.

Z

Angle zénithal — Angle formé par la direction d’observation (par exemple celle du soleil) et le zénith (à la verticale de l’observateur).

Gain solaire annuel — Le gain solaire annuel d’un bâtiment désigne l’économie réalisée grâce à la présence d’un dispositif solaire par rapport à la consommation d’énergie d’un bâtiment non équipé en solaire.

Que signifie « photovoltaïque » ?

Le mot « photovoltaïque » se rapporte à la transformation de la lumière solaire en électricité. Le préfixe Photo vient du grec phos qui signifie lumière. Volt vient du patronyme d’Alessandro Volta (1745-1827), physicien qui a contribué aux recherches sur l’électricité. Littéralement, photovoltaïque signifie électricité lumineuse.

Qu’est-ce qu’une cellule solaire ?

Par définition, une cellule solaire, ou cellule photovoltaïque, transforme l’énergie solaire en énergie électrique. Elle est fabriquée à partir de matériaux appelés semi-conducteurs qui sont capables de conduire l’électricité ou de la transporter.

Remarque : Plus de 90 % des cellules solaires fabriquées dans le monde reposent sur la technologie des tranches de semi-conducteurs en silicium cristallin. Après l’oxygène, le silicium est l’élément le plus répandu dans la croûte terrestre.

Qu’est-ce qu’un module solaire ?

Un module solaire est un ensemble ou une série de cellules solaires reliées entre elles et logées dans une enveloppe de protection.

Qu’est-ce qu’un panneau solaire ?

Un panneau solaire est un ensemble de modules solaires reliés entre eux et placés sur une structure de support, et qui constitue un générateur de courant individuel.

Quels sont les composants d’un système d’électricité solaire ?

Les modules solaires, qui transforment la lumière du soleil en électricité.

L’onduleur, qui convertit le courant électrique continu (CC) en courant électrique alternatif (CA).

Les régulateurs de charge, qui sont montés entre les modules solaires, la batterie et le circuit consommateur. Ils ont pour principale fonction de protéger la batterie contre les surcharges ou les décharges excessives.

Les batteries, qui emmagasinent l’énergie produite par les modules solaires.

Les structures de montage, qui permettent de maintenir les modules solaires solidement en place.

Comment un système d’électricité solaire se comporte-t-il en cas d’intempéries ?

Le principe de la photovoltaïque consiste à produire de l’électricité en convertissant la lumière en électrons. Donc, moins il y a de lumière, plus la quantité d’électricité produite est faible.

Un système d’électricité solaire fonctionne-t-il par temps froid ?

Etonnamment, la production d’électricité est améliorée par temps froid. Contrairement à ce que l’on pourrait croire, un système photovoltaïque produit davantage de puissance à basse température, toutes choses égales par ailleurs.