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Analyse approfondie des panneaux solaires en couches minces : éfficacité vs. coût

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Sommaire

Cellules photovoltaiques à couches minces ou cellules photovoltaiques en silicium amorphe sur un toit.Cellules photovoltaiques à couches minces ou cellules photovoltaiques en silicium amorphe sur un toit.

Analyse approfondie des panneaux solaires en couches minces : éfficacité vs. coût

Les panneaux solaires en couches minces font beaucoup parler d'eux dans le domaine du photovoltaïque. Leur facilité de fabrication (plus accessible du point de vue financier et technique) et leur faible impact environnemental comparés aux panneaux solaires traditionnels en silicium cristallin suscitent un intérêt grandissant. De plus, leurs propriétés spécifiques (légèreté, flexibilité, finesse, résistance aux variations de température) ouvrent la voie à des applications innovantes et encore inexploitées, pouvant révolutionner notre façon de capter l'énergie solaire pour la transformer en électricité verte et en démocratiser l'accès. Cela permettrait d'envisager des usages inédits sur des surfaces jusque-là impensables pour des panneaux solaires.

Et oui ! Tout cela est bien prometteur, mais une question persiste : la technologie des panneaux solaires en couches minces est-elle réellement avantageuse ? Est-elle vraiment plus rentable que les panneaux solaires traditionnels ? C'est précisément à cette question que nous tenterons de répondre dans cet article.

Petit aparté : vous avez un spa ou un jacuzzi ? Ça pourrait vous intéresser de connaître les technologies solaires compatibles avec les panneaux solaires pour les propriétaires de spas et de jacuzzis.

Petit rappel sur les panneaux solaires en couches minces : définition et fonctionnement

Les panneaux solaires en couches minces tirent leur nom de leur méthode de fabrication qui consiste à appliquer une ou plusieurs couches extrêmement fines (inférieure à 2 micromètres pour la majorité) de matériaux semi-conducteurs sur un support dit substrat en verre, en métal ou en plastique. Ça change de l’épaisse plaque de silicium qu’on rencontre sur les panneaux photovoltaïques traditionnels.

Leur fonctionnement est similaire à celui de tous les panneaux photovoltaïques : convertir la lumière du soleil en électricité via l'effet photovoltaïque. Lorsque le rayonnement solaire frappe la surface du panneau, les photons sont absorbés par les couches semi-conductrices. Cette absorption libère des électrons, créant ainsi un courant électrique continu. Ce courant est ensuite acheminé vers un onduleur qui le convertit en courant alternatif utilisable pour alimenter les appareils électriques, injectable dans le réseau électrique si l’installation y est raccordée et stockable dans une batterie solaire.

Analyse de l’efficacité des panneaux solaires en couches minces

Avant d'aborder la question du coût, commençons par examiner l'efficacité des panneaux solaires en couches minces par rapport aux panneaux solaires traditionnels.

Rendement en général

Le rendement d'un panneau solaire désigne le rapport entre l'énergie électrique produite et l'énergie solaire incidente. Il est exprimé en pourcentage.

L’efficacité énergétique ou le rendement des panneaux solaires en couches minces dépend de la technologie utilisée pour les fabriquer. Certains ont un rendement relativement faible (6 à 9 % pour le silicium amorphe ou a-Si) et d’autres ont un rendement similaire, voire supérieur à celui des panneaux solaires traditionnels (jusqu'à 20 % pour le diséléniure de cuivre-indium-gallium ou CIGS, 17 % pour le Tellurure de cadmium ou CdTe et 40 % pour l’Arséniure de gallium ou GaAs) qui est de 15 à 25 %.

Performance plus élevée dans des conditions de faible luminosité

Les panneaux solaires en couches minces sont reconnus pour leur meilleure efficacité dans des conditions de faible luminosité. Cela est dû à leur capacité à absorber une plus grande part du spectre lumineux, y compris les photons de faible énergie.

Résistance aux températures élevées

Les panneaux solaires en couches minces supportent mieux les températures élevées. Leur rendement n'est pas autant affecté par la chaleur. Ce qui n’est pas le cas des panneaux solaires classiques qui voient leur rendement baisser progressivement à mesure que la température augmente.

Analyse du coût des panneaux solaires en couches minces

Comme mentionné précédemment, l'un des avantages mis en avant pour les panneaux solaires en couches minces est leur coût de fabrication plus bas par rapport aux panneaux solaires traditionnels. Cela s'explique 2 plusieurs facteurs :

  • Moins de matière première : ils nécessitent une quantité beaucoup plus faible de matériaux pour leur fabrication.

  • Processus de fabrication moins énergivore : leur fabrication est généralement moins gourmande en énergie que celle des panneaux solaires en silicium cristallin. Le silicium est, en effet, très exigeant. Plusieurs précautions doivent être prises et plusieurs conditions doivent être réunies lors de sa manipulation pour éviter de lui retirer ses propriétés conductrices.

En termes de prix unitaire (hors pose), les panneaux solaires en silicium cristallin se situent en moyenne entre 0,8 et 1,5 € par watt-crête (avec une variation selon la technologie : polycristallin en bas de la fourchette et monocristallin en haut). Pour les panneaux solaires en couches minces, le prix unitaire (hors pose) se situe entre 0,5 € et 1 € par watt-crête environ (les technologies CIGS et GaAs sont les plus onéreuses).

En raison de leur poids et de leur encombrement, les panneaux solaires traditionnels nécessitent une installation plus complexe, ce qui peut engendrer des frais de pose plus élevés. Leur prix peut ainsi aller jusqu'à 2,5 à 3,5 € par watt-crête, main-d'œuvre comprise. À l'inverse, la légèreté et la flexibilité des panneaux solaires en couches minces facilitent leur installation, réduisant ainsi les coûts de main-d'œuvre. En conséquence, le coût total de leur installation est plus avantageux.

En somme, les panneaux solaires en couches minces sont bel et bien moins coûteux que les panneaux solaires en silicium cristallin traditionnels.

Verdict : les panneaux solaires en couches minces sont-ils rentables ?

La rentabilité d'un panneau solaire s'évalue sur le long terme, car il s'agit d'un investissement durable. Il ne suffit pas de se baser sur le coût initial pour déterminer si une technologie est plus intéressante que l'autre. Il faut également prendre en compte le rendement, la durabilité, les économies sur la facture d’électricité réalisées sur le long terme, les garanties offertes et les subventions gouvernementales (l'État encourage souvent l'investissement dans le solaire).

Sur la question de la durabilité, les panneaux solaires en couches minces sont généralement moins durables que les panneaux solaires traditionnels. Leur finesse les rend plus sensibles aux chocs, à l'humidité, aux contraintes mécaniques, etc. Ils ont donc une durée de vie plus courte et leur performance se dégrade plus rapidement.

En ce qui concerne les économies d'énergie, cela dépend de l'efficacité de la technologie. Comme indiqué précédemment, certaines technologies de panneaux solaires en couches minces ont un rendement faible et d’autres non. Le choix dépendra de vos besoins, de votre budget, de l'espace disponible, de l’ensoleillement, de l’orientation et de l’inclinaison des panneaux. Si l'espace est restreint, il est préférable d'opter pour une technologie à haute performance. Sinon, une technologie moins performante peut suffire.

Les subventions, quant à elles, varient selon la zone géographique, le type d'installation (les installations au sol ne sont souvent pas subventionnées) et la législation en vigueur. Elles sont importantes parce qu’elles réduisent considérablement le coût initial de l'investissement.

Et enfin les garanties, elles fournissent des informations précieuses sur la qualité et la fiabilité de l’ensemble de l’installation solaire (cellules solaires – le matériau qui les compose, onduleur, boîtier, batterie, etc.). Pour en savoir plus à leur sujet, lisez aussi : les garanties des panneaux solaires comprendre ce qu’elles couvrent réellement.

En somme, avant de se lancer dans un tel projet (surtout s’il est d’envergure comme c’est le cas avec les panneaux solaires pour les propriétaires de serres et de jardins d’hiver), il est important de réaliser une étude approfondie pour déterminer si l'installation solaire en couches minces prévue est rentable et plus intéressante que les solutions photovoltaïques en silicium cristallin traditionnelles. Il n’y a pas à se réjouir d'un prix initial plus bas, car le coût total peut s'avérer similaire, voire supérieur, sur le long terme, si les panneaux doivent être remplacés plus souvent.

C'est un peu comme pour une voiture. Une voiture économique peut présenter un prix d'achat plus élevé, mais se révèle plus avantageuse en termes de coûts d'exploitation. À l'inverse, une voiture moins économique coûte moins cher à l'acquisition, mais entraîne des dépenses d'utilisation plus importantes. Et lorsqu'on examine le coût total sur la durée, les deux options peuvent finalement aboutir à des dépenses comparables.

Si vous vous intéressez aux nouvelles technologies de panneaux solaires, notre article sur le solaire photovoltaïque à concentration peut vous fournir des informations précieuses.

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