Panneaux solaires : le rendement des cellules photovoltaïques

Cet article tente d’éclairer quelque peu le le lecteur sur un élément important pour le choix de ses panneaux solaires : leur rendement.
Pour toute proposition d’enrichissement ou de correction, écrivez à

Qu’est-ce que le rendement d’une cellule photovoltaïque ?

C’est le rapport entre la quantité d’énergie électrique obtenue par conversion de l’énergie lumineuse et la quantité d’énergie solaire reçue par une cellule.

Définition du rendement d'un cellule photovoltaïque

Quel est le rendement des cellules disponibles sur le marché?

Lors de mes premières recherches de panneaux, j’ai lu que le rendement de  telle cellule en silicium monocristallin était de 15%, telle autre 20% et certaines 22% (en 2017). Aujourd’hui en 2019, les meilleures atteignent 25%.
Malheureusement, cette caractéristique est souvent absente des spécifications de panneaux.
Questionné par téléphone, un fabricant m’avait répondu : “Mon entreprise, comme bien d’autres, s’approvisionne sur un marché international fluctuant,  nous achetons  des lots de bonne qualité mais sans spécification de rendement. D’ailleurs, à chaque livraison, le pays de fabrication est différent! Dans ce contexte, comment indiquer une donnée fiable?”

Quelle différence pour le cycliste solaire ?

À surface de panneau égale, un cycliste solaire doté de cellules à  haut rendement (25%) disposera de 66% d’énergie en plus qu’un cycliste doté de cellules à faible rendement (15%). Le premier pourra donc rouler plus vite ou plus longtemps, plus loin… ou faire moins d’effort, selon son envie!

comparaison rendement de différentes cellules voltaïques

Cette animation illustre l’impact pour le cycliste solaire de ces différences de rendement, elle n’a pas l’ambition d’avoir une rigueur scientifique…

Bien sûr, le cycliste solaire peut compenser un faible rendement en augmentant la surface de panneaux. Mais il sait bien que cela augmentera les dimensions de son véhicule, le rendra plus lourd, moins facile à manoeuvrer…

Les rendements selon les différentes technologies

Avec des cellules au silicium monocristallin, en 2019, le rendement atteint 25% avec la technologie “back contact”, dans  les meilleurs panneaux.
Avec du silicium polycristallin, des chercheurs ont réussi à obtenir un  rendement record de 22,3%, mais cette technologie n’est pas commercialisée aujourd’hui (en savoir plus…).

Des rendement supérieurs à 30% ?
En 2016, des chercheurs allemands ont obtenu un rendement record de 33,3% avec une cellule dite “multi-jonction” (en savoir plus…). Mais attention, vous n’en trouverez pas sur internet, cette technologie est dédiée aux applications spatiales ! Et aux États-Unis, dans le Colorado, on affiche des rendements de 40,8% !

Cela fait rêver…. mais quand ces technologies seront-elles accessibles au grand public?

Comment choisir ?

Le cycliste solaire est donc tenté d’acquérir les cellules à “haut rendement”. Et pourquoi pas les meilleures du moment ?
Surgit alors la question du budget ! Car vous l’aurez deviné, plus le rendement est performant, plus le coût est élevé. À moins de disposer d’un budget très généreux ou de partenaires, le concepteur de vélo solaire devra faire des choix, et le plus souvent, des compromis !

Chacun devra donc d’abord cerner ses besoins, définir ses priorités afin de déterminer la solution optimale pour son projet. Il pourra alors s’équiper en pleine connaissance de cause.