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L’énergie photovoltaïque

Introduction L’énergie solaire est disponible partout sur Terre et représente, théoriquement, 900 fois la demande mondiale en énergie. La technologie photovoltaïque est encore trop coûteuse pour être compétitive face aux énergies fossiles, son coût au kilowatt heure est environ 4 fois supérieur.

I. Définition L'énergie solaire photovoltaïque est l'électricité produite par transformation d'une partie du rayonnement solaire au moyen d’une cellule photovoltaïque. Schématiquement, un photon de lumière incidente permet sous certaines circonstances de mettre en mouvement un électron, produisant ainsi un courant électrique.

II. Usage La production d’électricité photovoltaïque repose sur un procédé de conversion directe de la lumière en électricité, grâce à des matériaux dits « semi-conducteurs ». Deux technologies sont principalement utilisées aujourd’hui : Les panneaux de première génération qui utilisent le silicium. Ces panneaux représentent 85% du marché photovoltaïque mondial. Une deuxième génération, dite en couches minces, s’est développée sur le marché. Ils sont plus efficaces mais aussi plus coûteux car ils utilisent des minerais plus rares (indium et tellurure). Ils représentent 15% du marché mondial. En 2008, l’Allemagne cumule 40 % et le Japon 25 % du solaire photovoltaïque installé dans le monde. 25 m2 de modules peuvent produire en un an l’équivalent de la consommation électrique (hors chauffage, cuisine et eau chaude) d’une famille de 4 personnes, soit environ 2 500 kWh.

III. Fabrication/recyclage Les cellules photovoltaïques sont fabriquées avec des matériaux semi-conducteurs produits à partir d’une matière première très pure, comme le silicium. Ces matériaux émettent des électrons lorsqu’ils sont soumis à l'action de la lumière. Ceux-ci sont éjectés du matériau et ils circulent dans un circuit fermé, produisant ainsi de l’électricité. Les panneaux solaires ont une durée de vie de 20 à plus de 30 ans et sont presque intégralement recyclables : Limites : Après séparation des câbles, boîtes de jonction et cadres métalliques, le recyclage des modules à base de silicium cristallin peut suivre deux voies. Celle du traitement thermique va permettre d’éliminer le polymère encapsulant en le brûlant et de séparer ainsi les différents éléments du module photovoltaïque (cellules, verre et métaux : aluminium, cuivre et argent). Celle du traitement chimique consiste à broyer l’ensemble du module puis à extraire des matériaux secondaires par fractions, selon différentes méthodes. Une fois séparées des modules, les cellules subissent un traitement chimique qui permet d’extirper les contacts métalliques et la couche anti-reflet. Ces plaquettes recyclées sont alors :

	Soit intégrées dans le processus de fabrication de cellules et utilisées pour la fabrication de nouveaux modules, si elles ont été récupérées dans leur intégrité,

Soit fondues et intégrées dans le processus de fabrication des lingots de silicium. Les panneaux photovoltaïques les plus répandus, faits de silicium cristallin, sont lourds, fragiles et difficiles à installer. L’énergie électrique n’est pas «  directement  » stockable, c'est-à-dire sous sa forme primaire. Il est préférable d’orienter les modules au sud, si possible avec une inclinaison de 30° par rapport à l’horizontale.

IV. Coût

 L'installation des panneaux solaires reste relativement chère : en fonction du type de matériau utilisé, le prix de l'installation d'un système photovoltaïque couvrant une surface de 10 m² varie entre 5000 et 9000 euros. En outre, en ce qui concerne le solaire photovoltaïque, le prix du raccord à l’EDF (Électricité de France) est d’environ 18000 euros pour 20 m² raccordés à l’EDF. Tout l’enjeu des recherches actuelles est d’améliorer les rendements et de réduire les coûts des cellules photovoltaïques. La conversion de l’énergie lumineuse d’une cellule photovoltaïque est de 15 à 20 %, ce qui compense largement l’énergie mobilisée pour sa fabrication et permet de produire de l’électricité excédentaire.  

Conclusion : A l'horizon 2020 (bâtiments à énergie positive, qui seront la norme (cf RT2020)), les bâtiments seront forcément équipés de panneaux photovoltaïques.

 Magazine des énergies
 http://www.connaissancedesenergies.org/fiche-pedagogique/solaire-photovoltaique 

 Magazine des énergies 

 http://www.cea.fr/jeunes/themes/l-energie/les-energies-du-21eme-siecle/domestiquer-l-energie-solaire

 http://ecocitoyens.ademe.fr/mon-habitation/renover/produire-son-electricite 
 http://www.photovoltaique.info/Gestion-et-valorisation-des.html#DmantlementetCollecte 
 http://www.ademe.fr/bretagne/upload/projet/fichier/102fichier.pdf 

 http://tpe.energiesol.free.fr/avantages-inconvenients.html 

 Magazine sur les énergies