Panneaux photovoltaïques et solaires

Panneaux monocristallins ou polycristallins : que choisir ?

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Depuis son apparition sur le marché de l’énergie, le panneau solaire a connu bien des évolutions. Il est désormais possible de choisir un panneau monocristallin ou polycristallin.
Mais que cache ce choix, en réalité ? Quelles sont les performances et les particularités de l’un comme de l’autre ?

Découvrez les caractéristiques de ces panneaux pour mieux vous équiper et gérer votre budget comme votre impact environnemental.

Quelles sont les principales différences entre ces deux panneaux ?

Un panneau monocristallin ou polycristallin est un panneau photovoltaïque dont les cellules sont conçues différemment. On distingue visuellement les deux catégories par leur couleur (la première affichant une robe noire et la seconde plus bleutée), ainsi que par diverses autres différences.

panneaux bleus

Une différence de structure

La première différence entre panneau solaire monocristallin et polycristallin réside dans la composition.
Le panneau monocristallin est constitué de cellules issues d’un unique cristal de silicium dont la structure est homogène.
Le panneau polycristallin présente des cellules composées de plusieurs cristaux de silicium, dont la taille n’est pas homogène. La fabrication d’un panneau monocristallin requiert des compétences plus techniques. Ce type de panneau se révèle donc plus cher à l’achat qu’un panneau polycristallin.
En effet, il est plus difficile d’obtenir une cellule à partir d’un seul cristal, ainsi qu’une complète homogénéité.

Le panneau monocristallin et le panneau polycristallin présentent cependant tous deux une même organisation de leur structure.
Ils possèdent en effet deux couches de silicium qui subissent chacune un traitement différent, appelé dopage. Il s’agit d’une technique qui permet d’augmenter chimiquement la conductivité d’un matériau.

On en distingue deux types : le dopage de type N et le dopage de type P, au fonctionnement opposé.

Le dopage de type N
consiste à doper le silicium avec un autre semi-conducteur qui possède plus d’électrons que lui. C’est le cas notamment du phosphore. Il y a donc davantage d’électrons pour créer de l’électricité.
Le dopage de type P est le principe inverse : le silicium est associé à un semi-conducteur qui possède moins d’électrons que lui, notamment le bore. Ce sont alors les charges positives qui contribuent au déplacement de l’électricité.

Chaque couche de silicium fait l’objet d’un dopage différent, puis elles sont reliées entre elles par ce qu’on appelle la jonction. Le différentiel des charges permet d’optimiser la production d’électricité.

La différence entre monocristallin et polycristallin se situe donc non pas dans le traitement des cellules mais bien dans la composition interne des panneaux
, avec l’utilisation d’un ou plusieurs cristaux de silicium.

Le rendement est-il différent entre un panneau monocristallin ou polycristallin ?

La différence de composition entre ces deux types de panneaux engendre une différence de fonctionnement. Un panneau monocristallin a tendance à se montrer légèrement plus performant que son homologue polycristallin.
En effet, la cellule n’étant composée que d’un seul cristal, elle monte plus rapidement en tension. Par conséquent, la cellule est active plus tôt en début de journée et plus tard à la fin.
La production d’électricité se fait donc sur une période plus longue. À surface égale, le panneau monocristallin offre ainsi davantage d’électricité.

L’écart de rendement est cependant de l’ordre de quelques pourcents seulement
.

Pour les panneaux polycristallins, le rendement est en effet généralement compris dans une fourchette de 13 à 15 %, tandis qu’il peut atteindre 18 % pour les panneaux monocristallins. Cette notion ne doit donc pas constituer l’argument majeur lorsque vous avez à choisir entre monocristallin ou polycristallin.
D’autres critères entrent en effet en jeu dans la notion de rendement d’un panneau photovoltaïque, comme l’orientation, la qualité des cellules, l’inclinaison...

Pour obtenir une même puissance, il vous faudra simplement prévoir davantage de panneaux polycristallins que de panneaux monocristallins. Cela signifie aussi que vous devrez disposer de suffisamment de place, en tenant également compte des valeurs NOCT (conditions normales d’utilisation) du panneau solaire plus que de la puissance officiellement affichée.
En effet, celle-ci correspond à des conditions d’utilisation optimales, ce qui n’est pas le cas au quotidien. La puissance est exprimée en watts crêtes. Selon les modèles, un panneau offre généralement une valeur NOCT autour de 220 Wc, tandis que la puissance affichée se situe plutôt autour de 300 Wc pour un monocristallin et de 270 Wc pour un polycristallin.

Le fonctionnement proprement dit du panneau reste cependant similaire dans la mesure où l’électricité est produite de la même manière : le panneau convertit l’énergie des photons qui viennent frapper la surface de ses cellules en un courant électrique continu. Les électrons du silicium, matériau semi-conducteur, s’activent en effet sous l’impact des photons et créent un courant que capte une fine grille métallique.

Dans les deux cas, il vous faudra donc vous équiper d’un onduleur afin de transformer le courant continu en courant alternatif, qui est la forme de courant électrique utilisée par les divers appareils électriques d’un logement.

Y a-t-il une différence de durée de vie ?

Qu’il soit monocristallin ou polycristallin, le panneau solaire a une durée de vie de plusieurs décennies. Les constructeurs offrent généralement une garantie d’une vingtaine d’années, mais votre panneau peut très bien produire de l’électricité pendant le double.

Les panneaux polycristallins affichent cependant un avantage de quelques années.

Il faut néanmoins bien garder en tête que la durée de vie des panneaux n’est pas garante de celle de toute votre installation. Le boîtier électronique notamment est susceptible de tomber en panne bien avant vos panneaux photovoltaïques.

D’une manière générale, ce n’est pas le caractère monocristallin ou polycristallin de votre panneau qui détermine sa durée de vie. Votre attention doit plutôt se porter sur la qualité des cellules, quelle que soit leur nature, ainsi que sur celle de l’assemblage. C’est cette dernière qui permettra à votre panneau de mieux résister aux intempéries et aux chocs. La qualité des cellules influe davantage sur leur résistance à la tension, sur la température, ainsi que sur leur bon fonctionnement dans le temps.

Différence monocristallin et polycristallin : le prix

La plus grande complexité de fabrication d’un panneau solaire monocristallin se retrouve dans le prix d’achat, qui reste plus élevé que pour un modèle polycristallin.
Pour une technologie photovoltaïque monocristalline, le budget à prévoir s’élève à environ 250 à 550 € par panneau pour une puissance comprise entre 200 et 400 Wc.
Du côté des panneaux polycristallins, le prix se situe davantage entre 150 et 300 € pour la même gamme de puissance. Le prix de l’installation reste cependant sensiblement le même pour les deux types de panneaux.
En effet, les branchements, le poids et la mise en place sont très similaires, et le choix de l’un ou de l’autre n’implique pas de savoir-faire spécifique pour la pose. Les accessoires indispensables à la création d’une installation photovoltaïque sont également similaires : onduleur, batteries éventuelles... Seul le coût d’achat est donc impacté par le choix d’un panneau monocristallin ou polycristallin.

Quel type de panneau photovoltaïque pour quel type de toit ?

Les caractéristiques physiques et les modalités d’installation d’un panneau solaire monocristallin ou polycristallin sont similaires. Par conséquent, vous pouvez installer l’un comme l’autre sur votre toit, peu importe la couverture de votre toiture :

  • tuiles en terre cuite ;
  • ardoises ;
  • lauzes.

En revanche, l’installation d’un panneau photovoltaïque monocristallin ou polycristallin est peu recommandée en cas de toit en :

  • shingle ;
  • bardeau de mélèze ;
  • chaume ;
  • goudron.

Ceci est d’autant plus vrai si vous envisagez une intégration de vos panneaux solaires au bâti (ce qui se fait essentiellement sur une construction neuve). En effet, une telle pose augmente la température des panneaux, et donc le risque d’incendie. De plus, les systèmes de fixation, les perçages ou encore le passage des câbles ont tendance à fragiliser ces toitures.

Le poids d’un monocristallin ou d’un polycristallin étant également similaire, il faudra dans les deux cas vous assurer que votre charpente est capable de supporter une charge supplémentaire ainsi qu’une pression plus forte du vent. Il faut compter en moyenne une vingtaine de kilos par panneau. L’installateur se charge généralement de cette étude préalable afin de s’assurer que votre installation solaire sera adaptée aux contraintes techniques de votre habitation.
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Quels sont les avantages et inconvénients des panneaux mono- ou polycristallins ?

Étant donné leurs différences de conception et de fonctionnement, les panneaux monocristallins ou polycristallins sont plus ou moins recommandés selon les configurations de toit et la région dans laquelle ils sont installés.

Le panneau monocristallin pour les régions peu ensoleillées

Le panneau monocristallin se révélant plus performant à surface égale, il est particulièrement installé pour fournir de l’électricité aux logements bénéficiant d’un ensoleillement modéré. Il sera en effet capable de se mettre en route plus tôt et de cesser son activité plus tard dans la journée qu’un panneau polycristallin, car il a besoin de moins d’énergie solaire pour démarrer. 

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Pour cette même raison, c’est également une solution à privilégier si votre toiture est petite. Vous aurez en effet besoin d’une surface de panneaux moins importante pour atteindre la même quantité d’électricité produite si vous optez pour du monocristallin.

 

Le panneau polycristallin pour les régions méridionales

Cependant, le monocristallin étant plus coûteux à l’achat que le polycristallin, mieux vaut mettre en place ce dispositif si vous n’avez pas de contraintes de surface de toiture et si l’ensoleillement est important. En effet, les cellules polycristallines ont tendance à se montrer moins sensibles à la température, qui peut diminuer fortement le rendement d’un panneau lorsqu’elle est trop élevée, car si la luminosité augmente la production électrique, la température est au contraire l’ennemie du panneau solaire.

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Elle induit en effet une baisse de la tension, base de la production d’électricité. Le panneau polycristallin se trouve donc privilégié dans les régions méridionales. Quel que soit le type de cellule choisi, il convient avant tout d’installer ses panneaux en veillant à leur bonne ventilation afin d’éviter le phénomène de surchauffe.

Les meilleures performances offertes par ces deux types de panneaux photovoltaïques selon l’ensoleillement et la température impliquent de bien calculer vos besoins en électricité avant de passer à la mise en œuvre de leur installation, surtout si vous visez l’autoconsommation.
La question du rendement prend alors tout son sens. Sachez cependant que la différence entre monocristallin et polycristallin vous laisse totalement libre de choisir une installation en toiture ou au sol, intégrée ou non, etc., en accord avec la nature de votre couverture de toit.

Panneau monocristallin ou polycristallin et empreinte écologique

Lorsqu’ils fonctionnent pour produire de l’électricité, les panneaux photovoltaïques ne polluent pas. Ils n’engendrent en effet aucune émission de CO2 ni aucun bruit. Comme tout produit, le panneau photovoltaïque consomme nécessairement une énergie grise. Apparaît alors une différence entre monocristallin et polycristallin, notamment au niveau de la fabrication.

Quelle est la composition d’un panneau photovoltaïque ?

Qu’il soit monocristallin ou polycristallin, le panneau solaire est conçu à base de silicium.
Or, c’est l’un des matériaux les plus naturellement présents sur la Terre. Aussi technologique soit-il, ce type de panneau solaire ne contient pas de "terres rares", ces groupes de métaux notamment utilisés dans la fabrication de smartphones. D’autres métaux, tels que le cuivre ou l’argent, entrent également dans la composition de ces panneaux.
Bien que précieux et très utiles, ils ne font pas non plus partie des métaux rares, et sont recyclables. La composition des panneaux mono- ou polycristallins est ainsi similaire, et n’influence guère le bilan carbone de l’un ou de l’autre.

Quelle énergie faut-il pour fabriquer un panneau monocristallin ou polycristallin ?

C’est au moment de la fabrication qu’une différence entre monocristallin et polycristallin se fait jour.
En effet, la méthode diffère.
Dans les deux cas, la silice est chauffée à plusieurs milliers de degrés afin de pouvoir en extraire le silicium liquide, qui est ensuite purifié. Très énergivore, cette étape n’en est pas moins commune aux deux types de panneaux.
La différence intervient à l’étape suivante, celle de la cristallisation.

Après avoir atteint l’état liquide, le silicium se solidifie sous forme de lingots qui seront ensuite découpés pour créer des wafers.
Or, pour produire un lingot monocristallin, il faut beaucoup plus de silicium que pour créer un lingot polycristallin et s’assurer que la cristallisation n’induit pas la formation de plusieurs cristaux.
Dans le cas du polycristallin, le silicium refroidit simplement dans une cuve en prenant la forme qu’il veut. En outre, les panneaux polycristallins sont fabriqués à partir des chutes n’ayant pas pu servir à la réalisation de leurs homologues monocristallins. C’est essentiellement cette différence de fabrication qui explique à la fois que les panneaux monocristallins sont plus coûteux à l’achat et en matière d’empreinte écologique.

Cependant, cette énergie nécessaire à la fabrication est compensée par l’électricité produite par le panneau, en seulement un an et demi aujourd’hui contre 5 ans en 1992. Chargé de communication chez PV Cycle, organisme public de recyclage des panneaux photovoltaïques, Bertrand Lempkowickz précise que cet argument est valable même dans les pays moins ensoleillés tels que la Norvège, où la dette énergétique est remboursée en 32 mois, soit moins de 3 ans.
En outre, les entreprises qui produisent les panneaux solaires s’équipent elles-mêmes de ces installations, ce qui ne cesse de diminuer le coût énergétique de leur production, en un cercle vertueux.

Enfin, la question du transport n’entre pas en jeu lorsqu’on compare un panneau monocristallin ou polycristallin. Le plus souvent importés de Chine quel que soit leur type, les panneaux sont livrés par cargos aux tonnages gigantesques, rendant négligeable l’impact individuel de chaque panneau.

Les panneaux photovoltaïques peuvent-ils être recyclés ?

Le silicium qui compose les cellules, l’aluminium qui constitue le cadre, les conducteurs en argent, en aluminium ou en cuivre, le verre, et même le plastique EVA à l’intérieur, tout ce que contiennent les panneaux solaires peut être recyclé. Les matériaux étant chauffés et broyés, les panneaux monocristallins et polycristallins sont recyclés de la même manière, à hauteur de 94,7 %.
À l’échelle européenne, il est imposé de revaloriser un panneau photovoltaïque cristallin à au moins 80 %. Ce qui reste et ne peut être recyclé est essentiellement composé de poussières retenues par les filtres après l’étape du broyage.
Même si l’essentiel est surtout utilisé pour la fabrication de nouveaux panneaux solaires, chaque composant a sa filière de revalorisation. Le plastique EVA est ainsi utilisé dans l’industrie chimique, ou incinéré pour valorisation énergétique (dans les fours de cimenterie, par exemple), tandis que le verre part dans le secteur de la construction (laine de verre), ou dans l’industrie du verre plat. Pour séparer les matériaux, plusieurs méthodes sont employées :

  • concasseurs ;
  • aimants ;
  • tamis ;
  • trieurs à induction...

Un traitement thermique ou chimique complète l’opération afin d’éliminer notamment le polymère, ou de récupérer la couche antireflet.

Qu’il soit monocristallin ou polycristallin, le panneau photovoltaïque se recycle ainsi beaucoup mieux que son homologue "à couche mince", dont les méthodes de recyclage ne sont pas encore au point. Les panneaux monocristallins et polycristallins composant l’écrasante majorité du marché, la filière est en outre amenée à progresser encore davantage.