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Découverte des étapes d'assemblage d'un panneau photovoltaïque



comment sont fabriqués les panneaux photovoltaïques

Les panneaux photovoltaïques sont les dispositifs les plus utilisés chez les particuliers pour produire de l'électricité. Ils fonctionnent sur le principe de conversion de la lumière solaire en électricité. Mais comment sont fabriqués les panneaux photovoltaïques ? Quelles sont les étapes d'assemblage d'un panneau solaire ? Découvrez dans cet article la fabrication des panneaux solaires photovoltaïques.



  • Quelle est la ressource première pour fabriquer un panneau photovoltaïque ?
  • Assemblage des panneaux photovoltaïques Systovi
  • Raccordements électriques du panneau photovoltaïque (boîte de jonction)
  • Tests et contrôle qualité du panneau photovoltaïque


Quelle est la ressource première pour fabriquer un panneau photovoltaïque ?

La première étape pour réaliser un panneau photovoltaïque est l'obtention du silicium qui constitut la matière première de la cellule photovoltaïque. Cela passe par l'extraction du silicium à partir de la purification de la silice (SiO2), un composé qui est très abondant dans la croûte terrestre.

extraction du quartz pour la fabrication du silicium
Exploitation pour l'extraction de matières premières

La silice est d'abord réduite en silicium métallique en réaction avec du carbone à haute température (environ 2000°C) dans un four à arc électrique. Le silicium obtenu est ensuite purifié lors d'un processus de distillation . Le cristal de silicium pur obtenu est plongé dans une cuve contenant du silicium fondu. Elle est ensuite lentement retirée de la cuve tout en tournant sur elle-même, ce qui permet au silicium fondu de se solidifier en un cristal pur.

minéral et cristal de roche quartz pur pour dioxyde de silicium
Quartz pur avant l'étape de transformation en dioxyde de silicium

Ce procédé est répété plusieurs fois pour produire un lingot de silicium pur de grande taille. Le lingot de silicium est ensuite découpé en fines tranches appelées "wafer" à l'aide d'un équipement spécialisé. Les wafers sont ensuite traités avec des dopants pour créer des régions de silicium p et n, nécessaires pour la création de cellules solaires. Ces wafers sont ensuite assemblés en cellules solaires.

le wafer permet la fabrication de la cellule photovoltaïque M10
Cellule photovoltaïque M10


Assemblage des panneaux photovoltaïques Systovi

La station solaire Sunethic que j'ai installé a la particularité par rapport à ces concurrentes d'être équipées de panneaux photovoltaïques fabriqués en France de marque Systovi.

Je vous propose quelques explications sur le montage d'un panneau photoltaïque en voyant de quoi ils sont composés. Certains visuels proviennent de l'usine Systovi installée en périphérie de Nantes.

Au départ, l'élément recevant la lumière et qui produit de l'électricité est une cellule photovoltaïque de type M10 pour les panneaux équipant la station Sunethic. Afin de réduire les pertes par effets Joule, cette cellule M10 est partagée en deux et on obtient ainsi des demi-cellules (résistance moins élevée).

composition d'un panneau photovoltaïque avec les demi-cellules M10
La cellule M10 complète (à gauche) et les demi-cellules (à droite)

Lorsque la cellule photovoltaïque sera exposée aux rayons lumineux du soleil (énergie lumineuse), une tension ou différence de potentiel sera créée entre les deux faces de la cellule photovoltaïque (face avant et face arrière). Ainsi la cellule photovoltaïque permet de convertir l'énergie lumineuse en énergie électrique.

Une machine pose sur un tapis les demi-cellules avec des conducteurs qui passent alternativement par dessus (pôle négatif) et par en dessous (pôle positif) des cellules. Les demi-cellules sont donc reliées en série et on obtient ainsi un module ou un string.

étape de fabrication d'un panneau photovoltaïque assemblage des demies cellules M10
Assemblage des demi-cellules M10 pour former un string solaire (Usine Systovi à Nantes)

La mise en série des cellules ressemble l'illustration ci-dessous. Chaque côté de demi-cellule M10 a alternativement le potentiel plus puis moins. C'est le même princique que la mise en série des piles dans un appareil électronique pour augmenter la tension finale. Sur une même demi-cellule M10 la tension entre la face avant et la face arrière est de 0,6V, un côté sera le pôle + et l'autre côté le pôle moins.

comment est fabriquée un panneau photovoltaïque ?
Assemblage des demi-cellules M10 pour former un string solaire (Usine Systovi à Nantes)

Pour réaliser le panneau photovoltaïque Optymo PRO 390 Wc, Systovi l'équipe de 108 demi-cellules soit 6 string au total.

association des 108 demi-cellules dans le panneau photovoltaïque
Assemblage des 108 demi-cellules M10 composant la matrice photovoltaïque du panneau solaire

Un robot dépose les strings photovoltaïque sur une plaque composée d'une feuille de fond blanche sur laquelle est positionnée un film EVA (encapsulant).

association des 108 demi-cellules dans le panneau photovoltaïque
Le robot aligne les 6 strings afin d'obtenir 108 demi-cellules

Constitution du panneau photovoltaïque :

Voyons maintenant l'intérieur du panneau solaire avec l'assemblage des différents éléments ou couches qui le compose.

assemblage des éléments constituants le panneau photovoltaïque
Vue éclatée de l'intérieur d'un panneau photovoltaïque

Du haut vers le bas on retrouve :

  • Un cadre aluminium permettant de protéger et rigidifier la structure.
  • Une plaque de verre assure la protection mécanique tout en laissant passer la lumière.
  • Un film EVA (acétate de vinyle d'éthylène) encapsule et protège de l'air les cellules solaires.
  • La matrice photovoltaïque composée des 108 demi-cellules
  • Un second film EVA pour encapsuler et protéger de l'air les cellules solaires.
  • Une feuille de fond de couleur blanche ou noire en polymère résistante à des tensions allant jusqu'à 1000V.
fabrication d'un panneau photovoltaïque laminé
Composition interne d'un panneau photovoltaïque

La panneau photovoltaïque est donc assemblé tel un mille feuilles avec ces différentes couches. Lorsque la superposition des couches est faite, les panneaux sont laminés, c'est-à-dire que l'ensemble est pressé à chaud contre la plaque en verre. Lors de cette étape, le verre, la matrice solaire et les films EVA sont chauffés à une température d'environ 150°C. Dans un second temps, les films EVA sont fondus et en même temps l'air est aspiré pour faire le vide entre les couches et éviter des bulles d'air.

Ainsi, le verre, les films et les cellules photovoltaïques forme un laminé qui est un ensemble solidaire et étanche, puis il faut refroidir le laminé.



Raccordements électriques du panneau photovoltaïque (boîte de jonction)

Pour raccorder entre-eux les panneaux photovotlaïques ou pour les relier à un micro-onduleur, le panneau doit être équipé de deux câbles et de connecteurs MC4 (mâle et femelle). De ce fait, à l'arrière blanc du panneau un technicien vient souder deux câbles souples de section 6mm². Ces deux conducteurs correspondent aux potentiels plus (+) et moins (-) sur les boîtes de jonction.

installation des boîtes de jonction pour les raccordements électriques du panneau photovoltaïques
Le technicien pose les 2 boîtes de jonction qui correspondent aux potentiels (+) et (-) du panneau photovoltaïque

Afin de lier électriquement les cellules photovoltaïques aux fiche MC4, l'opérateur soude la boîte de jonction sur l'arrière du panneau solaire.

soudure du câble MC4 dans la boîte de jonction du panneau photovoltaïque
L'opérateur soude la boîte de jonction équipées d'un câble et un connecteur MC4 (mâle ou femelle)

Puis pour rendre étanches les boîtes de jonction, elles sont remplis de silicone, cela évite ainsi la corrosion et les contacts électriques.

dépose de silicone dans la boîte de jonction du panneau photoltaïque
Étanchéification des boîtes de jonction du panneau photovoltaïque


Cet ensemble est maintenant résistant au choc et étanche et on y ajoute un cadre en aluminium pour protéger et consolider la structure du panneau solaire.

les profilés en aluminium permettent de fabriquer le cadre du panneau photovoltaïque
Ces profilés en aluminium servent à la fabrication du cadre du panneau photovoltaïque


Tests et contrôle qualité du panneau photovoltaïque

Avant de partir chez le client, le panneau photovoltaïque doit subir des tests permettant de s'assurer de la conformité du produit et de son efficacité en terme de production d'électricité. Pour cela, les panneaux photovoltaïques passent sur 3 différentes machines.

Test de conformité et d'efficacité des panneaux photovoltaïques
Machines utilisées pour le contrôle de conformité et d'efficacité des panneaux solaires

  • EcoSun Plus (LED sun simulator A+A+A++) est un simulateur de soleil permettant de mesurer l'efficacité des cellules solaires à une irradiation de 1000W/m² et à des conditions particulières de températures. Ce test permet l'édition d'un bilan d'efficacité pour chaque panneau en terme de puissance crête (Pmax), de tension optimale (Vmp) ou de courant produit (Imp).
  • flash test du panneau à une irradiation de 1000W/m²
    Résultats du flash test à une irradiation de 1000W/m² permettant d'exprimer la puissance crête (Wc)


  • EcoLab EL HR est une station de test d'électroluminescence, une sorte de radiographie équipée de 6 caméras permettant d'identifier les très petits défauts sur les cellules photovoltaïques (micro-fissures non visible à l'oeil nu).
  • Eco HI-POT est une machine permettant de vérifier le bon isolation sur tout la surface du module solaire à une tension de 6kV DC.
  • Résultats des différents tests effectués sur le panneau photovoltaïque
    Sur ces deux écrans sont affichés les différents résultats des 3 tests réalisés sur le panneau photovoltaïque (efficacité, diélectrique, radio)


    Enfin le panneau passe un dernier contrôle humain et visuel, pour cela le panneau est posé à la verticale.

    crontrôle extérieur et visuel du panneau photovoltaïque
    Contrôle visuel du panneau solaire


    Lorsque l'assemblage et les tests de contrôle des panneaux photovoltaïques sont effectués et concluants, ces derniers sont prêts pour à être étiquetés, emballés puis livrés chez le client.

    les panneaux photovoltaïques sont assemblés et prêts à être livrés
    Les différentes étapes d'assemblage des panneaux photovoltaïques sont terminés


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