Panneau monocristallin : fonctionnement, avantage, prix et impact écologique

Qu’est-ce qu’un panneau solaire monocristallin ?

Comme son homologue le panneau polycristallin, le panneau solaire monocristallin se compose de cellules photovoltaïques en cristal de silicium pur. Ces cellules sont capables de capter le rayonnement solaire et de le transformer en courant continu. Grâce à un onduleur, ce dernier est transformé en courant alternatif, qu’il est possible d’utiliser pour faire fonctionner des appareils électriques.

Comme son nom le suggère, les cellules de ce type de panneau sont issues d’un seul cristal de silicium. Grâce à son homogénéité parfaite qui exige une fabrication très technique, il peut monter plus vite en tension, ce qui lui confère un rendement particulièrement élevé.

Quelle différence entre panneau monocristallin et polycristallin ?

Les cellules polycristallines comptent chacune plusieurs cristaux de silicium. Leur taille peut varier, et il faut davantage de soleil pour lancer la transformation de l’énergie solaire en courant alternatif. Les panneaux polycristallins affichent une couleur plus bleue que les panneaux monocristallins.

À surface égale, le panneau monocristallin se révèle plus performant que sa version polycristalline. C’est cette conception à partir d’un seul cristal de silicium qui donne aux panneaux solaires monocristallins leur teinte de couleur bleu foncé, proche du noir.

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Comment fonctionne un panneau solaire monocristallin ?

Les cellules monocristallines qui composent un panneau solaire sont connectées entre elles en série afin d’obtenir une tension et un courant électrique. Ce courant peut ensuite être transformé, puis exploité pour le réseau électrique d’un bâtiment. Chaque cellule produit en effet une très petite quantité d’électricité lorsque les photons du soleil transfèrent leur énergie au silicium. Elles doivent donc être reliées pour que le courant ainsi produit puisse être traité par l’onduleur, l’appareil qui le transforme en courant alternatif.

Celui-ci peut être conçu selon deux technologies différentes :

• Onduleur photovoltaïque central : Il est branché au bout d’une série de panneaux photovoltaïques. Il peut gérer plusieurs chaînes de panneaux, et est particulièrement adapté aux grandes installations solaires.
• Micro-onduleur : Il est, comme son nom l’indique, de petite taille. Il s’installe derrière chacun des panneaux solaires de l’installation, les rendant ainsi indépendants les uns des autres. En cas de panne sur un panneau, les autres peuvent continuer de produire de l’électricité.

Enfin, le panneau monocristallin fonctionne mieux dans un environnement frais, ce qui permet d’installer des panneaux solaires dans davantage de situations que le panneau polycristallin.

Quelles sont les différentes technologies de panneaux monocristallins ?

Pour pouvoir transformer les rayons du soleil en électricité, les cellules des panneaux monocristallins subissent un traitement qu’on appelle le « dopage ». Il existe deux sortes de dopage : 

• Les celulles n-type. Elles sont chargées d’ions négatifs. Alors que l’autre partie de la cellule est dopée positivement, cela permet de créer un flux d’électricité au contact des photons de la lumière du soleil.
• Les cellules p-type. Elles sont chargées d’ions positifs. Elles sont un fonctionnement inverse des premières, avec l’autre partie de la cellule dopée négativement. De la même manière, cela permet de produire un flux d’électricité au contact des photons.

Les cellules n-type ont été les premières à avoir été développées. Les cellules p-type se sont ensuite imposées sur l’ensemble du marché. Développées à l’origine dans le cadre de missions spatiales, car elles étaient plus résistantes aux radiations hors atmosphère, elles ont conquis l’ensemble de l’industrie photovoltaïque. Elles sont aujourd’hui moins chères pour les fabricants, et donc plus souvent utilisées.

Pour le consommateur, il y a peu de différences entre ces deux technologies.

Comment fabrique-t-on un panneau solaire monocristallin ?

La création d’un panneau photovoltaïque suit une longue chaîne de fabrication, qui repose essentiellement sur la production des cellules. Le silicium est d’abord transformé en lingots par fusion puis refroidissement. Les lingots sont d’abord grossièrement, puis finement découpés. Les tranches obtenues, appelées wafers, sont ensuite assemblées en cellules, elles-mêmes prises dans plusieurs couches aux différentes fonctions :

• le verre, pour la protéger ;
• une feuille arrière servant d’isolant électrique ;
• un cadre, pour maintenir le tout et permettre la fixation ;
• de l’oxyde ou autre couche supplémentaire augmentant les performances de la cellule.

Les cellules sont ensuite reliées pour aboutir à la création d’un module, lui-même monté en parallèle avec d’autres, grâce à une boîte de jonction.

Comment se passe la pose d’un panneau solaire monocristallin ?

Un panneau solaire est un produit fragile. La pose d’un panneau solaire demande de nombreuses précautions et il est recommandé de la confier à un professionnel. Elle peut se faire selon trois modalités :

• Intégration au bâti : les dalles qui soutiennent les panneaux photovoltaïques composent la toiture à part entière. C’est donc une technique essentiellement utilisée dans les constructions neuves.
• Surimposition : les panneaux solaires monocristallins sont posés sur la toiture.
• Au sol : le panneau solaire se branche alors directement sur une prise secteur.

Avantages et inconvénients

Quels sont les avantages du panneau solaire monocristallin ?

Le panneau solaire monocristallin est de plus en plus choisi pour ses deux qualités majeures. C’est pour elles qu’ENGIE My Power a décidé de consacrer son expertise uniquement à ce type de panneau solaire :

• Un très bon rendement, de 16 % à 24 % en moyenne. À titre de comparaison, les panneaux polycristallins ont un rendement de 18% au maximum, mais cette valeur peut baisser jusqu'à 13%.
• Une longue durée de vie, d’environ 30 à 40 ans.

En matière de rendement, l’avantage du panneau monocristallin sur le polycristallin est qu’il est particulièrement sensible dans les zones qui ne sont pas ensoleillées toute la journée. Le panneau polycristallin exige en effet un ensoleillement maximal et perd en efficacité lorsque la température diminue. C’est plutôt l’inverse pour le panneau monocristallin, qui préfère les environnements frais. Il permet ainsi d’étendre les zones possibles de panneaux solaires. Selon les modèles, le panneau solaire monocristallin est en outre tout à fait capable de résister aux températures élevées aussi bien, voire mieux, que son homologue polycristallin.

Plus efficaces, les panneaux solaires monocristallins ont par conséquent besoin d’être moins grands qu’un polycristallin pour fournir la même quantité d’électricité.

Enfin, par leur taille plus réduite et leur couleur plus discrète, proche du noir, ils s’intègrent ainsi plus naturellement à leur environnement en toiture.

Inconvénients

L’inconvénient principal des panneaux monocristallins est leur prix de vente, plus élevé que celui des panneaux solaires polycristallins. Leur installation nécessite donc un investissement de départ plus élevé. Cependant, le fait qu’ils aient un rendement supérieur implique qu’ils peuvent produire une plus grande quantité d’électricité pour une taille égale. De ce fait, leur prix peut être compensé, au fil des années, par les économies d’électricité qu’ils permettent de réaliser.

On peut également noter qu’ils sont en moyenne plus lourds que les autres types de panneaux. Il est donc vraiment important de vérifier, avant de débuter la pose de votre installation solaire, que votre charpente peut supporter ce poids. N’hésitez pas à faire appel à un professionnel afin d’effectuer sérieusement cette vérification.

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Prix

En comptant le matériel et la pose réalisée par un professionnel qualifié RGE, il faut compter en moyenne entre 11 000 et 13 000 € pour une installation solaire de 3 kilowatts-crête, avec des panneaux monocristallins.

Afin de choisir la meilleure offre possible, faites une demande de devis auprès de différents installateurs. Privilégiez les entreprises reconnues et sérieuses dans le domaine des panneaux solaires photovoltaïques, afin de garantir un travail de qualité.

Quelle est l’empreinte carbone de ces panneaux et sont-ils recyclables ?

Les panneaux monocristallins solaires n’émettent pas de CO2 quand ils produisent, seule leur fabrication en émet une quantité limitée. Leur bilan carbone est compensé en moyenne, en France, en 3 ans.

En passant au solaire, vous agissez en faveur de la planète : les panneaux solaires ayant une durée de vie de 30 ans en moyenne, une installation photovoltaïque va donc rembourser 10 fois sa dette énergétique (1). Brûlé ou broyé pour détacher le verre et le plastique, un panneau solaire peut en outre être recyclé à hauteur de 94,7 %, grâce à Soren, 1re association européenne de recyclage de panneaux photovoltaïques.

D’ailleurs, ENGIE s’est engagée dans la gouvernance de Soren suite à sa prise de participation à hauteur de 18,5 % en octobre 2017 (3). Les matériaux ainsi récupérés sont ensuite réinjectés dans l’industrie solaire ou de l’électronique. Naturellement abondant sur terre, le silicium peut par exemple être réutilisé jusqu’à 4 fois. Il faut également se rappeler que le panneau solaire monocristallin, comme tous les panneaux solaires en général, produit une énergie verte, que vous pouvez ensuite choisir de revendre ou d’autoconsommer : un bon point supplémentaire pour l’environnement !

Les panneaux solaires monocristallins sont de plus en plus appréciés pour leurs avantages : ils ont une puissance et un rendement plus important que les panneaux polycristallins ou amorphes. À surface égale, ils permettent donc de produire davantage d’électricité. Ils sont un peu plus chers, mais leur prix plus élevé est compensé, au fil du temps, par la production supérieure qu’ils permettent d’obtenir.