Le rendement (η) est le rapport entre l'énergie utilisable sortant d'une machine et l'énergie entrante ; il est généralement exprimé en pourcentage. Plus les panneaux solaires transforment de lumière solaire en énergie électrique, plus ils sont efficaces.
Les panneaux solaires à haut rendement sont plus chers mais nécessitent moins d’espace, ce qui en fait une bonne option pour les propriétaires disposant de petits espaces sur le toit.
L'efficacité des cellules photovoltaïques (PV), basée sur le type de silicium et la conception de la cellule, et l'efficacité totale du panneau , basée sur la disposition des cellules, la configuration et la surface du panneau, sont les deux principaux déterminants de l'efficacité des panneaux solaires.
En augmentant la surface de captation du rayonnement solaire, l'augmentation de la taille des panneaux permet également d'accroître l'efficacité. Les panneaux solaires les plus puissants peuvent désormais produire jusqu'à 700 W d'électricité. Les deux facteurs, le rendement des cellules photovoltaïques et celui des panneaux, sont décrits plus en détail ci-dessous :
Efficacité des cellules photovoltaïques (PV)
La structure de la cellule et le substrat utilisé (généralement du silicium de type P ou de type N) déterminent son efficacité. Le facteur de remplissage (FF), qui correspond au rendement de conversion maximal d'une cellule photovoltaïque dans des conditions de tension et de courant optimales, permet de calculer son rendement.
Le rendement (η) du panneau est fortement influencé par l'architecture des cellules. La variété de silicium, la configuration des barres omnibus , la jonction et le type de passivation sont des caractéristiques importantes.
Grâce à la grande pureté du substrat en silicium de type N et à l'absence de pertes par ombrage des barres omnibus, les panneaux construits avec des cellules IBC coûteuses présentent actuellement le rendement le plus élevé (21-23 %). Cependant, les panneaux fabriqués avec les cellules monocristallines PERC, TOPCON de type N et à hétérojonction (HJT) les plus récentes affichent des rendements nettement supérieurs à 21 %.
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Efficacité du panneau
Dans des conditions de test standard (STC), l'efficacité d'un panneau solaire est calculée en utilisant une température de cellule de 25°C, un rayonnement solaire de 1000W/m2 et une masse d'air de 1.5.
La puissance maximale, ou Pmax (W) à STC, est effectivement déterminée en divisant la surface totale du panneau , exprimée en mètres carrés, par l'efficacité (%) du panneau.
De nombreuses variables, telles que la température, le niveau d’irradiance, le type de cellule et l’interconnexion des cellules, peuvent affecter l’efficacité globale d’un panneau.
Les panneaux les plus efficaces sont ceux fabriqués avec des cellules de contact arrière interdigitées ou IBC de pointe, qui sont suivies par des cellules à hétérojonction (HJT), des cellules TOPcon, des cellules PERC monocristallines à demi-coupe et multi-busbar, des cellules en bardeaux et des cellules mono à 60 cellules (4-5 busbar).
Les panneaux les moins efficaces et les moins chers sont généralement des panneaux polycristallins ou multicristallins à 60 cellules.
