Les effets de la température sur la production d'électricité par panneaux solaires

Les panneaux solaires photovoltaïques convertissent la lumière du soleil en électricité, donc on pourrait penser que plus il y a de soleil, mieux c'est. Ce n'est pas toujours vrai, car la lumière du soleil se compose non seulement de la lumière que vous voyez, mais aussi du rayonnement infrarouge invisible, qui transporte la chaleur. Votre panneau solaire fonctionnera très bien s'il reçoit beaucoup de lumière, mais à mesure qu'il chauffe, ses performances se dégradent.

Les panneaux solaires photovoltaïques sont des assemblages de cellules individuelles en matériau semi-conducteur. La tension émise par une cellule solaire est principalement déterminée par le choix du semi-conducteur et les détails des couches semi-conductrices. Les cellules solaires au silicium - le choix le plus courant - produisent environ un demi-volt de chaque cellule. Le courant généré par une cellule solaire est fonction de la quantité de lumière solaire qui la frappe. Plus la lumière du soleil la frappe, plus elle générera de courant, jusqu'aux limites de la cellule. La puissance électrique est le produit du courant par la tension. Un petit panneau solaire pourrait avoir 36 cellules câblées ensemble pour produire environ 18 volts au total à un courant de 2 ampères. Ce panneau solaire serait évalué à 18 volts x 2 ampères = 36 watts de puissance de crête. S'il est illuminé pendant une heure, il générera 36 wattheures d'énergie.

Les fabricants de panneaux solaires testent leurs produits dans des conditions standard de 25 degrés Celsius (77 degrés Fahrenheit) avec une insolation de 1 000 watts par mètre carré. L'ensoleillement est une mesure de la quantité d'énergie solaire qui frappe chaque mètre carré perpendiculairement à la direction de la lumière du soleil. L'ensoleillement peut être supérieur à 1 000 watts par mètre carré vers midi par temps très clair, ce qui permettra à votre panneau solaire de générer plus de courant, ce qui signifie plus de puissance. Malheureusement, c'est une autre histoire avec la température. Lorsque la température des cellules solaires dépasse 25 degrés Celsius, le courant augmente très légèrement, mais la tension diminue plus rapidement. L'effet net est une diminution de la puissance de sortie avec l'augmentation de la température. Les panneaux solaires en silicium typiques ont un coefficient de température d'environ -0,4 à -0,5 pour cent. Cela signifie que pour chaque degré Celsius au-dessus de 25, la puissance de sortie du réseau chuterait de ce pourcentage. À 45 degrés Celsius (113 degrés Fahrenheit), un panneau solaire de 40 watts avec un coefficient de température de -0,4 produirait moins de 37 watts.

Les performances de votre panneau solaire sont indiquées pour 25 degrés Celsius et diminuent à mesure que la température augmente. Heureusement, il augmente à nouveau lorsque la température baisse. Si vous êtes dans une région tempérée, les performances que vous perdez dans la chaleur estivale seront rendues lors des journées d'hiver fraîches et claires. Si cela ne vous suffit pas, vous pouvez également construire votre panneau solaire pour tirer parti des effets de refroidissement naturels du vent - en canalisant les courants pour évacuer la chaleur de vos panneaux solaires. Pour les systèmes montés sur le toit, cela peut être aussi simple que de s'assurer de laisser 6 pouces d'espace entre vos panneaux et votre toit. Vous pouvez adopter une approche plus active du refroidissement en utilisant le refroidissement par évaporation - en utilisant l'évaporation de l'eau pour refroidir vos panneaux de la même manière que la sueur refroidit votre peau par une journée chaude.

Une alternative aux panneaux solaires traditionnels en silicium se présente sous la forme de panneaux à couche mince. Ils sont fabriqués avec différents matériaux semi-conducteurs et leur coefficient de température n'est que de la moitié environ de celui du silicium. Les panneaux à couche mince n'ont pas au départ une efficacité aussi élevée que les panneaux photovoltaïques au silicium cristallin, mais leur sensibilité plus faible aux températures plus élevées en fait une option attrayante pour les endroits très chauds. Les panneaux à couche mince sont utilisés exactement de la même manière que leurs homologues cristallins, mais ils sont généralement quelques pour cent moins efficaces. Leur coefficient de température varie d'environ -0,2 à -0,3 pour cent. Il existe d'autres matériaux cristallins qui commencent avec une efficacité plus élevée que le silicium et ont également un coefficient de température positif. Cela signifie qu'ils s'améliorent à mesure que la température augmente. Ils sont également très coûteux, ce qui limite leur utilisation à certaines applications spécialisées. Finalement, cependant, ils pourraient se frayer un chemin vers des maisons résidentielles.