Les panneaux solaires nouvelle génération

Le principe et les technologies en présence

Quelle que soit la technologie de fabrication, une cellule solaire est constituée de deux plaques de silicium, une dans laquelle on a introduit un corps positif et dans l’autre un négatif. A l’équilibre, il n’y a pas de tension à la jonction entre les deux plaques. Si on éclaire cette cellule, on modifie l’équilibre et une tension apparaît. Elle est toujours comprise entre 0.5 et 0.6 volts. Pour réaliser un panneau solaire de 12 volts, on met en série comme les éléments d’une batterie, entre 30 et 42 cellules. Partant de ce principe, on a utilisé quatre techniques de fabrication dénommées amorphe, polycristallin, monocristallin et back contact. L’amorphe a pratiquement disparu du marché, le polycristallin, réalisé à partir de chute de cristaux de silicium, est toujours présent mais avec un rendement moindre que le monocristallin. Ce dernier, fabriqué à partir de tranches de cristal pur, est le plus performant à ce jour. Une nouvelle technologie de fabrication, réalisée à partir de cellules monocristallines, appelée back contact est celle qui offre le meilleur rendement actuellement. Pour que toute la surface du panneau soit dédiée à la production d’énergie, la connectique est déportée à l’arrière de la cellule. C’est le cas des panneaux Sunpower et Power de Solara qui sont donnés pour atteindre un rendement jusqu’à 23.7%. Pour reconnaître un panneau, il faut observer sa couleur. Un amorphe est de couleur brun clair, sur le polycristallin, on remarque les reflets des cristaux de silicium ; quant au monocristallin, il a une surface brillante de couleur bleue, mais les toutes dernières générations sont recouvertes d’un revêtement noir.

La fabrication : rigide, semi-rigide et souple

Un panneau rigide est présenté dans un cadre en aluminium et les cellules sont recouvertes d’une plaque de verre anti-reflet. Ils sont bien adaptés pour une installation sur un portique, des bossoirs ou un mâtereau. Pour optimiser l’absorption des rayons du soleil, ils sont recouverts d’une plaque de verre renforcée. Le point faible est le poids, comptez 5 kg pour un panneau de 80 watts. Les panneaux souples ont tendance à se généraliser sur les bateaux. Comme ils acceptent une flexion de 3 cm par mètre pour une épaisseur de 3mm, ils peuvent être collés directement sur le pont car ils résistent au piétinement mais aussi sur un roof ou encore installés dans les filières ou sur un bimini. Chez Solara, la fabrication des panneaux de la série Met Power M (cellules back contact) fait appel à une fine plaque d’acier inox placée sous le panneau qui assure la dissipation de la chaleur et la stabilité du module. L’ensemble est englobé dans une couche d’époxy pour en assurer l’étanchéité. A titre indicatif, un panneau de 80 watts ne pèse que 3,5 kg.

Que peut-on attendre d’un panneau solaire ?

Avec le développement des panneaux monocristallins, un rendement acceptable a été obtenu. Non seulement les cellules sont plus performantes mais aussi leur disposition avec le câblage sur l’arrière du panneau a permis d’optimiser la surface active. Les données des constructeurs s’appliquent pour des conditions optimales : mesure à midi, panneau orienté face au soleil et incliné à la latitude du lieu. Des conditions difficilement réalisables sur un bateau. En règle générale, sur les panneaux de la dernière génération (monocristallin), le rendement théorique est de l’ordre de 75%. Si on prend, par exemple, un modèle de 100 watts dernière génération, s’il est installé dans de bonnes conditions, on peut estimer, sous nos latitudes, pendant les mois d’été (d’avril à août) une production moyennée de 38 Ah à 50 Ah et une de 28 Ah à 36 Ah de mars à septembre. Ce sont là des productions moyennes qui fluctuent en fonction de l’ensoleillement. A titre indicatif, un réfrigérateur équipé d’un compresseur consomme environ 35 Ah, cette consommation sera compensée par un panneau de 100 watts. Lorsque vous êtes au mouillage, si vous souhaitez compenser la consommation globale d’un bateau de 11m et maintenir les batteries chargées, il vous faudra au minimum deux panneaux de 100 watts.

Le régulateur : indispensable pour éviter les surcharges des batteries

Pour éviter les surcharges et optimiser la charge des batteries, il est indispensable d’installer un régulateur entre les panneaux solaires et les batteries. Sur le marché, plusieurs modèles de régulateur sont proposés. Pas d’hésitation, prenez la dernière génération type PWM (Pulse Width Mode) ou MPPT (Maximum Power Point Tracking). Ils travaillent comme les chargeurs de batteries en trois phases : boost, absorption et floating. Pendant la phase de boost, le régulateur envoie le maximum de courant aux batteries avec une tension croissante. Lorsque les batteries ont retrouvé une partie de leur charge, il passe en mode absorption pour égaliser la tension et en fin de charge, s’il n’y a pas de consommateur, en mode floating. Un régulateur, bien adapté, permet un gain de 20 à 30% par rapport à un régulateur classique. La puissance du régulateur doit être choisie en fonction de celle du panneau, voire de la technologie des batteries. Seul un vendeur compétant est à même de vous conseiller. Sur le marché, il y a différents régulateurs. Certains peuvent gérer uniquement les panneaux, d’autres avoir des entrées multiples, par exemple, pour y connecter une éolienne ou encore avoir plusieurs sorties pour recharger plusieurs parcs batteries. Certains modèles peuvent recevoir un panneau de contrôle qui indique la tension de la batterie, la production en ampères des panneaux ainsi que la consommation du bord. D’autres vont même jusqu’à contrôler le groupe électrogène. Ils assurent sa mise en service lorsque les batteries descendent en dessous d’un seuil de tension programmé.

Nos conseils

Un panneau solaire peut vous apporter une énergie propre et gratuite à bord. Il doit être choisi en fonction de vos besoins et installé de façon à ce qu’il soit bien orienté et incliné par rapport au soleil. Pour une installation sur un portique ou un mâtereau, orientez-vous vers des rigides. Les semi-rigides seront réservés pour être positionnés sur le pont à condition qu’ils acceptent le piétinement. Les souples restent la solution mobile, par exemple, sur le rouf, sur le bimini ou encore dans les filières. On commence à voir des panneaux souples intégrés au lazy jack et, dans un proche avenir, directement sur les voiles. A puissance égale, on trouve des modèles à des prix pouvant aller du simple au double. Pour le bateau, prenez des produits spécifiques marines. Les modèles terrestres, en milieu salin, ont vite fait de s’oxyder.