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Qu'est-ce que le rendement d'un panneau solaire ?

Exprimé en pourcentage, le rendement d’un panneau solaire correspond au rapport entre la quantité d’énergie produite par le panneau et la quantité d’énergie solaire qu’il reçoit. En d’autres termes, le taux de rendement est en fait la quantité de lumière (de l’énergie solaire) qui a pu être convertie en électricité par l’installation. Il s’agit d’un chiffre théorique. En effet, le taux de rendement est une donnée fluctuante puisque les conditions de production solaire ne sont pas toujours identiques et évoluent au fil des saisons.

Pour aller plus loin

Le fonctionnement d’un panneau solaire est simple : le panneau vient capter la lumière émise par le soleil et produit un courant continu. L’onduleur transforme le courant continu en alternatif pour que vous puissiez l’utiliser à votre domicile.

Comment connaître le rendement d’un panneau photovoltaïque ?

Rassurez-vous, vous n’avez pas à sortir votre calculette pour connaître le rendement de vos panneaux. Il s’agit en fait d’une caractéristique technique que le fabricant indique dans les spécificités de son produit. Même s’il s’agit d’un taux théorique, le rendement est l’un des critères de performance qu’il convient d’étudier lorsque vous avez pour projet de procéder à l'installation des panneaux solaires chez vous. Néanmoins, sachez que le calcul du rendement d’un panneau solaire s’effectue avec la formule suivante :

Calcule rendement de conversion du panneau solaire

Installation photovoltaïque : à quel rendement s’attendre ?

Comme nous allons le voir dans ce guide, de nombreux éléments peuvent avoir une influence sur le rendement d’une installation photovoltaïque. D’après les études de l’Ademe (Agence de l’Environnement et de la Maîtrise de l’Énergie), le rendement d’un panneau solaire se situe généralement entre 8 et 22 %. Pourquoi un tel écart ? Parce que comme vous le verrez, il existe plusieurs technologies de modules et de multiples variables qui peuvent influencer ce taux. Et pourquoi pas plus ? Parce que, théoriquement, 100 % du rayonnement solaire reçu par les panneaux ne peut pas être converti en électricité : il y a des pertes d’énergie sur le parcours.

Comment évolue la puissance des panneaux sur la durée ?

Comme toute chose, la puissance de votre panneau photovoltaïque est soumise au temps qui passe. Ainsi, elle diminue habituellement de moins de 1 % chaque année et c’est tout à fait normal : les cellules photovoltaïques vieillissent au fil des saisons et certaines peuvent même griller avec le temps. Il est d’ailleurs à noter que la baisse intervient principalement au cours des premières années d’utilisation. La diminution est ensuite moins significative. Aujourd’hui, la plupart des fabricants assurent que, même après 25 ans de fonctionnement, les panneaux solaires conservent au moins 80% de leur puissance initiale. Le rendement demeure quant à lui inchangé.

Rendement, capacité de production et rentabilité des panneaux solaires

Le rendement, la capacité de production et la rentabilité des panneaux solaires sont 3 éléments essentiels, qu’il convient de ne pas confondre.

La capacité de production

Exprimée en kilowatt-crête (kWc), la capacité de production d’une installation photovoltaïque exprime en fait sa puissance électrique maximale. Cette puissance crête (maximale) peut être atteinte uniquement lorsque toutes les conditions optimales sont réunies (ensoleillement idéal sans ombrage, température douce, inclinaison des panneaux parfaitement adaptée etc.).

La rentabilité et le retour sur investissement d'un panneau solaire

De son côté, la rentabilité est une notion fondamentale qui met en parallèle le coût de l’installation solaire et les gains qu’elle peut générer sur la durée. La rentabilité potentielle est d’ailleurs souvent l’élément qui finit de convaincre les particuliers de s’engager dans un projet photovoltaïque. Généralement, on dit qu’un dispositif photovoltaïque est rentable en une quinzaine d’années mais, cela peut être plus ou moins : cela dépend de nombreux facteurs.

Le coût du dispositif photovoltaïque prend notamment en compte :

L’achat du matériel photovoltaïque (sa puissance, sa technologie) ;
La pose, l’entretien et la maintenance par un professionnel ;
Les coûts liés au raccordement du réseau public (lorsque vous revendez tout ou une partie de votre production d’électricité) ;
Au-dessus de 3kWc de puissance totale, les impôts sur le revenu généré par la vente du surplus d’électricité.

Ces coûts sont ensuite à mettre en relation avec plusieurs facteurs, tels que :

Les économies permises sur votre facture d’électricité grâce à l’électricité produite par votre dispositif et consommée directement (sans avoir besoin de celle du réseau public) ;
La vente du surplus d’électricité permise par l’obligation d’achat (EDF OA ou entreprises locales de distribution) ;
La prime à l’autoconsommation (dans ce cas précis) ;
Les éventuelles aides financières des collectivités locales.

Ainsi, un rendement important permet une bonne capacité de production. Ensemble, ces deux éléments favorisent alors la rentabilité des panneaux solaires.

Comment obtenir le meilleur rendement d'un panneau solaire ?

Le rendement de vos panneaux solaires dépend de nombreux facteurs qui peuvent être techniques ou environnementaux.

La technologie des cellules photovoltaïques : l’un des piliers de votre rendement

À l’heure de la transition énergétique, la recherche sur le solaire photovoltaïque s’intensifie. En clair, de nouvelles solutions pourraient se développer dans les années à venir. On distingue aujourd’hui 2 grandes familles sur le marché : les cellules au silicium cristallin et les cellules dites “couches minces”.

Les cellules au silicium cristallin

Avec la technologie cristalline, vous disposez de cellules assez fines (de moins de 0,2 mm) qui sont encapsulées sous un verre protecteur. Toutes les cellules sont connectées en série.

Là encore, on distingue deux types de cellules cristallines. En effet, ces dernières peuvent être :

Polycristallines (ou multicristallines)
Ces cellules sont les plus couramment utilisées, notamment parce qu’elles sont abordables. Elles permettent un rendement allant de 14 à 18 %.

Monocristallines
Plus sophistiquées, ces cellules nécessitent des coûts de fabrication plus élevés. Mais cela en vaut souvent la peine puisqu’elles offrent un rendement de l’ordre de 18 à 22 %.
(source : Ministère de la Transition écologique, le photovoltaïque).

Les cellules “couches minces”

Plus fines que les cellules évoquées précédemment, les cellules photovoltaïques “couches minces” se composent d’une couche de semi-conducteurs composés de différents éléments. Actuellement, les principales technologies de couches minces sont :

Le CdTe
(pour tellurure de cadmium) qui offre une grande stabilité dans le temps.

cellules photovoltaïques “couches minces” CdTe

Le CIGS
(pour cuivre, indium, gallium, sélénium) qui favorise l’esthétisme grâce à une bonne souplesse des panneaux.

cellules photovoltaïques “couches minces” CIGs

Pour l’heure, ces technologies permettent un rendement de l’ordre de 15 à 16 %.
(source : Ministère de la Transition écologique, le photovoltaïque).

La puissance de l’installation

Comme vu auparavant, la puissance crête détermine la capacité de production électrique de votre installation photovoltaïque. Elle va donc de pair avec son rendement. Toujours sur les recommandations de votre installateur, la puissance de votre installation solaire est définie en fonction de vos objectifs, de vos besoins, des caractéristiques de votre lieu de vie et de votre consommation personnelle (dans le cas d’une autoconsommation).

Différents niveaux de puissance et de modules sont disponibles sur le marché, allant pour la plupart de 100 W à 400 W. Il est d’ailleurs à noter que, grâce au développement de la filière photovoltaïque, les panneaux solaires disponibles sur le marché sont de plus en plus puissants. L’installateur pourra ainsi vous proposer le nombre adéquat de panneaux à une certaine puissance afin de favoriser le rendement global de votre installation.

Puissance crête ou puissance réelle

La puissance crête est mesurée dans les conditions standard d’essai du module (à savoir les conditions les plus optimales au niveau de la température, de l’inclinaison, de l’ensoleillement etc.). On parle d’ailleurs de puissance maximale (Pmax) et de STC (Standard Test Conditions) sur les fiches techniques des produits. En réalité, la puissance de vos panneaux ne pourra que très rarement bénéficier de telles conditions. On distingue alors la puissance crête et la puissance réelle.

L’emplacement des panneaux solaires

Il s’agit d’un élément clé pour le rendement de vos modules photovoltaïques. En effet, n’importe quelle source d’ombrage (arbre, immeuble, montagne…) peut avoir un impact sur le niveau d’ensoleillement de votre dispositif et donc sur son rendement. C’est pour cette raison que l’installateur va vous aider à déterminer l’emplacement idéal pour votre projet. Au quotidien, pensez à vérifier régulièrement que rien ne fait obstacle au soleil (une branche d’arbre qui aurait poussé depuis la pose, par exemple).

Illustration emplacement des panneaux solaires

Qu’est-ce qu’un onduleur ?

Il s’agit d’une pièce incontournable de votre installation solaire. En effet, l’onduleur a pour rôle de convertir le courant continu (produit par les panneaux) en courant alternatif (adapté à la consommation électrique de nos appareils et au réseau public d’électricité). Aujourd’hui, le micro-onduleur et l’optimiseur sont souvent utilisés dans le résidentiel et ont un avantage de taille par rapport à l’onduleur centralisé : chaque panneau est relié à eux de façon indépendante. Ce qui veut dire que si une ombre vient occulter le soleil sur un seul et unique panneau, il n’y aurait pas de conséquence sur le rendement des autres panneaux qui composent le dispositif. L’optimiseur tire sa carte du jeu en dotant les panneaux d'une intelligence. Sans limite de puissance il offre également un rendement plus élevé ainsi que plusieurs sécurités supplémentaires, pour un coût plus bas que l'onduleur de chaîne.

DC : Direct current, courant continu
AC : Alternative current, courant alternatif

La température extérieure

Contrairement à ce que l’on pourrait croire, les modules photovoltaïques sont sensibles aux températures trop élevées. En effet, le rendement des panneaux diminue lorsque la température grimpe au-dessus de 25°C. D’ailleurs, il s’agit de la température utilisée pour réaliser les tests du constructeur définissant la puissance des panneaux. En clair, les modules solaires n’aiment pas la surchauffe. Dans certains cas, la solution est d’opter pour une installation avec des panneaux en surimposition. De cette manière, ils ne sont pas en contact direct avec la toiture et peuvent profiter d’une température plus adaptée.

L’orientation des panneaux photovoltaïques

Le rendement de votre installation dépend aussi de l’orientation de vos modules. En France, l’orientation plein Sud est idéale. Si votre situation géographique ne vous permet pas une orientation plein Sud, des panneaux installés vers le Sud-Est ou le Sud-Ouest peuvent tout à fait convenir. Comme pour tous les éléments relatifs à l’emplacement de votre installation, l’idée est de se rapprocher le plus possible des conditions idéales pour favoriser le rendement de votre dispositif.

Illustration de l'orientation des panneaux solaires

L’inclinaison de l’installation

Tout au long de l’année, le passage du soleil ne s’effectue pas toujours au même endroit. En effet, il est haut dans le ciel l’été tandis que l’hiver, il est plus proche de l’horizon. La problématique est donc la suivante : comment avoir le meilleur rendement possible en prenant en compte cette inconstance ? La solution réside en partie dans l’inclinaison de vos panneaux. En France, on considère que l’inclinaison optimale est située entre 15 et 35 ° par rapport à l’horizon. De cette manière, vos panneaux sont perpendiculaires aux rayons du soleil sur une grande partie de l’année. Encore une fois, il s’agit d’une inclinaison optimale pour le rendement de vos panneaux solaires. Une inclinaison en dehors de cet écart peut vous offrir une bonne performance malgré tout.

Illustration de l'inclinaison des panneaux solaires

Un entretien régulier des panneaux solaires

On n’y pense pas forcément de prime abord, mais des panneaux photovoltaïques bien entretenus offrent un meilleur rendement. Un nettoyage fréquent des panneaux solaires (une fois par an, au printemps idéalement) permet d’éliminer la poussière, les pollens, le sable, le sel, la pollution, les déjections d’oiseau, les feuilles mortes ou tout autre élément qui peut troubler la réception de la lumière (et donc faire baisser le rendement).

Attention
Ne prenez aucun risque. Si vos panneaux sont difficilement accessibles, préférez confier le nettoyage de vos panneaux à un professionnel habilité. Il existe même des contrats de maintenance qui permettent de vérifier l’état global de votre installation, en plus de l’entretien.

Si et seulement s’ils sont très faciles d’accès, vous pouvez nettoyer vos panneaux avec un balai télescopique (qui s’avère souvent très pratique), une raclette ou un chiffon doux avec de l’eau tiède (la moins calcaire possible et sans détergent). L’objectif ici est de ne pas abîmer ou rayer la surface des panneaux, ni de créer de choc thermique qui pourrait ralentir votre dispositif pendant quelques instants.

Et voilà ! Désormais, vous avez toutes les cartes en main pour mieux comprendre l’importance du rendement d’un panneau solaire. En pratique, il est incontournable de faire appel à un expert pour la réalisation de votre projet solaire : son rôle est de vous conseiller sur les choix techniques les plus adaptés à votre situation pour vous offrir le meilleur rendement possible.

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