PANNEAU SOLAIRE, 150Wp, 30.5V, monocristallin

Les panneaux solaires captent la lumière du soleil comme source d'énergie rayonnante, qui est convertie en énergie électrique sous forme d'électricité à courant continu (CC).

Une collection bien organisée de panneaux solaires est appelée système photovoltaïque ou réseau solaire. Les réseaux d'un système photovoltaïque peuvent être utilisés pour générer de l'électricité solaire qui alimente directement l'équipement électrique ou réinjecte de l'énergie dans un réseau de courant alternatif (AC) via un système à inverseur.

Module solaire, panneau de cellules solaires, panneau d'énergie solaire, panneau ou module photovoltaïque (PV).

La norme de l'industrie par rapport à laquelle tous les modules PV sont évalués et peuvent être comparés est appelée Conditions de Test Standard (STC). STC est un ensemble défini de conditions de test en laboratoire qui se rapprochent des conditions dans lesquelles des panneaux solaires, ou modules PV, pourraient être utilisés. Les conditions STC sont une irradiance de 1000 Watts/m2, une masse d'air ("épaisseur" et clarté de l'air à travers laquelle passe la lumière solaire pour atteindre les modules) de 1,5 AM et une température de cellule de 25 ºC.

Les principales caractéristiques électriques d'une cellule ou d'un module PV sont résumées dans la relation entre le courant et la tension produits sur une courbe caractéristique I-V de cellule solaire typique. L'intensité du rayonnement solaire (insolation) qui frappe la cellule contrôle le courant (I), tandis que l'augmentation de la température de la cellule solaire réduit sa tension (V).

Les cellules solaires produisent de l'électricité en courant continu (CC) et le courant multiplié par la tension est égal à la puissance, de sorte que nous pouvons créer des courbes I-V de cellule solaire représentant le courant par rapport à la tension pour un appareil photovoltaïque.

Les courbes de caractéristiques I-V des cellules solaires sont une représentation graphique du fonctionnement d'un panneau solaire résumant la relation entre le courant et la tension dans les conditions d'irradiance et de température existantes. Les courbes I-V fournissent les informations nécessaires pour configurer un système solaire afin qu'il fonctionne aussi près que possible de son point de puissance de crête optimal (MPP).

Voc = tension en circuit ouvert - Il s'agit de la tension maximale que le panneau fournit lorsque les bornes ne sont connectées à aucune charge (une condition de circuit ouvert). Elle se mesure en volt (V).

Isc = courant de court-circuit - Le courant maximal fourni par le panneau PV lorsque les connecteurs de sortie sont court-circuités (une condition de court-circuit). Elle se mesure en ampères (A).

Mpp ou Pmax = point de puissance maximale - Il s'agit du point où la puissance fournie par le panneau connecté à la charge (batteries, onduleurs) est à sa valeur maximale au STC, où MPP = Imp x Vmp. Le point de puissance maximale d'un panneau solaire est mesuré en watts de crête (Wp).

Imp = Courant au point de puissance maximum - Il représente le courant que le panneau solaire produit lorsqu'il fonctionne au point de puissance maximum. Sa valeur est toujours inférieure au courant de court-circuit (Icc). Elle se mesure en ampère (A).

Vmp ou Vpp = Tension au point de puissance maximum - Il représente la tension que le panneau solaire produit lorsqu'il fonctionne au point de puissance maximum. Sa valeur est toujours inférieure à la tension à vide (Voc). Il est mesuré en volts (V).

Efficacité - L'efficacité de conversion PV est le pourcentage d'énergie solaire incidente convertie en électricité. La plupart des panneaux commerciaux ont des rendements de 15 % à 20 %. Il est mesuré en %.

Les diodes de dérivation sont connectées dans le boîtier de connexion du panneau solaire en parallèle inverse avec une cellule PV pour fournir un chemin électrique alternatif pour que le courant généré circule car il ne peut pas traverser la cellule lorsqu'il est ombragé. Cela aide à préserver les performances de la chaîne en série en limitant la tension de polarisation inverse générée sur toute cellule partiellement ombragée et réduit ainsi la puissance électrique qui peut être dissipée par la cellule. Un panneau solaire doit comporter au minimum 2 ou 3 diodes by-pass selon la puissance nominale et le nombre de cellules.

Effets de la température sur les panneaux solaires. Les cellules solaires sont sensibles à la température à laquelle elles fonctionnent en raison des matériaux semi-conducteurs dont elles sont constituées. Dans les panneaux solaires le paramètre le plus affecté par une augmentation de la température est le Voc. Il y a une diminution significative du Voc avec une augmentation de la température. Il y a aussi une augmentation de l'Isc cependant, c'est mineur. Ces effets combinés diminuent la puissance totale des panneaux solaires lorsque la température augmente. L'effet thermique est mesuré avec un coefficient spécifique pour les effets sur Voc (β), Isc(α) et Puissance Maximale ou Pmax (δ). Ces coefficients sont généralement mesurés en %/°C, c'est-à-dire le pourcentage de changement avec chaque degré celsius au-dessus du STC (25 °C).

Lors de l'installation de panneaux solaires, plusieurs aspects doivent être pris en compte. Les panneaux solaires doivent être connectés à un onduleur (un chargeur-onduleur, un onduleur CA ou un convertisseur PWM) pour traiter le courant continu sortant des panneaux solaires et ils ne peuvent pas être connectés directement à une batterie ou à tout autre type d'appareils électriques même s'ils fonctionnent également sur CC (courant continu).

Le facteur le plus crucial à surveiller est le Voc total. La tension totale en circuit ouvert d'un ensemble de système solaires ne peut jamais être supérieure à la tension maximale acceptée par l'onduleur. Sinon, l'onduleur sera endommagé et prendra probablement feu.

Dans la plupart des situations plusieurs panneaux solaires sont connectés pour atteindre la puissance nécessaire. Les panneaux solaires peuvent être connectés en série ou en parallèle. Cela affectera les paramètres.

Panneaux solaires connectés en série:

Pour câbler des panneaux solaires en série la borne positive est connectée sur le premier panneau à la borne négative sur le suivant et ainsi de suite. La tension résultante résumera toutes les tensions de panneau de la série. Cependant, le courant total sera égal au courant de sortie d'un seul panneau. La puissance totale sera la somme des puissances individuelles de tous les panneaux
Par exemple, avec trois panneaux 18 V, 6 A, 100 Wp câblés en série. La tension de sortie est de 54 V (18V + 18V + 18V = 54V), mais le courant de sortie est toujours de 6 ampères. La puissance totale sera de 300 Wp (100Wp + 100Wp + 100Wp = 300 Wp).

Panneaux solaire:

Pour câbler des panneaux solaires en parallèle les bornes positives de chaque panneau sont connectées et il en va de même pour les bornes négatives. Le courant résultant sera la somme de tous les ampérages du panneau dans le réseau parallèle. Cependant, la tension totale sera égale à la tension de sortie d'un seul panneau.
Par exemple, trois panneaux 18 V, 6 A, 100 Wc sont câblés en parallèle. Le courant de sortie est de 18 ampères (6A + 6A + 6A = 18A), mais la tension de sortie est de 18 volts. La puissance totale sera de 300 Wc (100Wc + 100Wc + 100Wc = 300 Wc).