Tous les panneaux solaires photovoltaïques (ou presque !) ont une étiquette collée sur leur face arrière, au dos du module. Sur celle-ci figure tout un tas de valeurs, dont on ne sait pas toujours à quoi elles correspondent, ni même parfois, comment les interpréter.
Afin d’arriver à bien comprendre chacune d’entre elle, je vais vous les détailler une à une, en essayant de simplifier les choses au maximum. Comme vous verrez, toutes ces notions ne sont fondamentalement pas difficiles à comprendre. Pour autant, il est facile de s’y perdre, ou de se méprendre sur certaines de ces valeurs, du moins au début. Alors, en avant !
| Image | Description | Lien |
|---|---|---|
| Kit solaire Plug and Play 400 Wc, à installer soi-même (4 panneaux + micro-onduleur + structure + câbles) |
Exemple d’étiquette apposée au dos d’un panneau solaire photovoltaïque
Avant d’expliquer chaque valeur une à une, il faut d’abord avoir une vue d’ensemble de ce dont nous allons parler. Pour ce faire, je vais vous glisser ci-après deux exemples d’étiquettes de panneau solaire photovoltaïque, qu’on peut retrouver collé au dos. On y retrouve toujours des valeurs essentielles, qu’il est bon de connaitre afin d’utiliser au mieux les capacités de vos panneaux solaires.
Comme vous le voyez, les informations fournies varient d’un fabricant à l’autre. Ne vous attendez donc pas à retrouver systématiquement les mêmes valeurs d’un panneau à l’autre. Pour autant, on retrouve quasiment toujours certaines valeurs incontournables. Il s’agit de :
- Pmax (aussi noté Pm, Pmpp, …)
- Vmp (aussi noté Vpm, Vmpp, …)
- Imp (aussi noté Ipm, Impp, …)
- Voc
- Isc (aussi noté Icc, …)
Ces valeurs sont un premier niveau d’information quant aux caractéristiques propres du panneau photovoltaïque en lui-même. On trouve bien évidemment d’autres valeurs, qui peuvent sembler secondaires, mais qui pourtant sont très importantes elles aussi, pour bien dimensionner tout ce qui viendra se brancher derrière ces modules solaires (câbles, convertisseurs, organes de sécurité, dispositifs de coupure, …).
À présent, passons au peigne fin toutes ces valeurs « principales », afin d’y voir plus clair !
Pmax : la puissance maximale délivrable par un panneau solaire
On commence par la valeur la plus facile : Pmax. Il s’agit de la puissance indicative du panneau, spécifiée par les fabricants, et correspondant à la puissance maximale qu’on peut tirer d’un panneau solaire, dans un environnement donné. Il n’y a pas vraiment de valeurs standard ici, car on trouve un peu de tout, niveau puissance : 10W, 50W, 100W, 180W, 250W, 300W, … et tout un tas de valeurs intermédiaires (pour ne pas dire qu’il y en a des tonnes !).
Cette puissance Pmax est atteignable que sous certaines conditions particulières, simulées en labo, et appelées STC (pour « Standard Test Condition »). Ces conditions environnementales sont essentiellement :
- un éclairement de 1000 W/m²
- une température de 25 °C (au niveau des cellules photovoltaïques)
- un coefficient Air Masse égale à 1,5
Pour faire simple, et sans entrer dans des détails trop inutiles : un panneau fournira sa puissance maximale Pmax qu’à ce niveau d’ensoleillement, et de température. Bien sûr, tout ceci n’est là que pour servir de référence, afin de pouvoir comparer les panneaux de différente marque entre eux.
Dans la pratique, cette valeur Pmax pourrait être dépassée si l’éclairement venait à être plus important que dans ces conditions standard, ou avec une température plus basse, ou encore un coefficient air-masse moindre (qu’on obtient par exemple en montant en altitude et en se déplaçant vers l’équateur, avec au final, des rayons solaires bien moins filtrés par la couche atmosphérique).
Pour info, le calcul servant à déterminer cette valeur Pmax est tout simplement faite par les fabricants, qui multiplient le courant mesuré par la tension aux bornes du panneau photovoltaïque testé, sous condition d’environnement STC, et avec une charge précise branchée dessus, permettant d’atteindre le « meilleur point de fonctionnement » (c’est à dire le moment où le produit tension/courant sera à son maximum énergétique).
| Image | Description | Lien |
|---|---|---|
|
| Kit solaire Plug and Play 400 Wc, à installer soi-même (4 panneaux + micro-onduleur + structure + câbles) |
Vmp : la tension optimale aux bornes d’un panneau photovoltaïque
En fonction des conditions météo, la tension fournie par un panneau solaire varie grandement. Elle est nulle dans l’obscurité totale, et à son maximum, en plein soleil. Mais elle varie également sous l’action de bon nombre de paramètres, comme la température extérieure, ou l’intensité du courant consommé. En effet, cette tension électrique sera à son apogée lorsqu’il n’y aura aucun courant délivré, d’autant plus qu’il fera froid. À l’inverse, la tension aux bornes d’un panneau va s’effondrer s’il y a beaucoup de courant consommé, et d’autant plus qu’il fera chaud au niveau des cellules photovoltaïques.
Parmi toutes les valeurs que peut prendre la tension d’un module solaire (entre 0 et le maxi), il y en a une toute particulière. On la nomme tension « Vmp » (Maximum Power Voltage). Contrairement à ce que pourrait laisser entendre son nom en anglais, il ne s’agit pas là de la tension maximale qu’un panneau solaire peut atteindre. Il s’agit plutôt de la tension optimale de fonctionnement d’un panneau solaire, celle où on peut tirer un maximum de puissance de celui-ci (Pmax).
En pratique, cette tension Vmp est « devinée » automatiquement par les appareils se branchant sur les panneaux solaires, s’ils ont une fonction dite MPPT (Maximum Power Point Tracker). Dans ce cas, la plage de tension des panneaux va être scannée, jusqu’à trouver la valeur optimale (Vmp), afin de pouvoir ensuite soutirer un maximum d’énergie à travers eux.
Cela étant dit, je vous rassure de suite : si vous ne branchez pas de « scanner MPPT » (dit Tracker), vous pourrez toujours utiliser vos panneaux comme bon vous semble, c’est à dire avec n’importe quelle tension. Car ce qu’il faut juste retenir, c’est que la puissance restituée ne sera pas à son maximum, si la tension du panneau n’est pas égale à la tension optimale Vmp. À noter que ceci n’a en fait qu’une réelle importance pour ceux qui souhaitent optimiser son installation solaire, en limitant les pertes au maximum (recherche du rendement maximal).
Imp : l’intensité idéale, pour un panneau fonctionnant à pleine puissance !
Comme pour la valeur Vmp vue précédemment, la valeur Imp est elle aussi une valeur idéale, permettant d’exploiter au maximum les capacités d’un module photovoltaïque (puissance maximale Pmax). C’est donc l’intensité optimale à soutirer, lorsqu’on souhaite profiter pleinement de ses panneaux solaires, avec un rendement le plus élevé possible.
À l’instar de la tension Vmp, l’intensité Imp est scannée par les appareils dits « MPPT » (que ce soit un onduleur, un contrôleur de charge solaire, ou autre appareil). Ces derniers sont en effet capables de trouver cette valeur assez rapidement, afin de pouvoir exploiter le plein potentiel des modules solaires.
Cela étant dit, le courant fourni par un panneau photovoltaïque est très variable, et dépend fortement de l’ensoleillement qu’il reçoit. Ainsi, plus l’éclairement sera fort, et plus l’intensité délivrée pourra être élevée. Et vice-versa : plus le temps sera couvert, et plus l’intensité s’amoindrira (et ce, malgré une tension de panneau « trompeuse », qui pourrait rester élevée).
Dans la pratique, on se soucie de la valeur Imp lorsqu’on souhaite optimiser son installation solaire. C’est notamment le cas lorsqu’on fait de l’autoconsommation, de la vente en surplus, ou de la revente totale d’énergie. Bien entendu, on peut utiliser un panneau solaire à « n’importe quel » niveau de courant. C’est juste qu’en dehors d’une consommation électrique égale à Imp, les performances du module solaire seront amoindries (jusqu’à fortement dégradé, dans les cas extrêmes).
Pour résumer, on obtient la puissance maximale d’un panneau solaire (Pmax) lorsqu’on est dans les conditions suivantes :
- consommation d’un courant Imp, sous une tension égale à Vmp
- ensoleillement maximal (c’est à dire : ciel clair sans nuage, altitude élevée, à proximité de l’équateur terrestre, …)
- température froide au niveau des cellules photovoltaïques
Voc : la tension à vide d’un module photovoltaïque
Voilà bien une donnée importante, et indispensable pour bien dimensionner les éléments qui viendront se brancher en sortie de panneaux. Qu’il s’agisse d’onduleur, de chargeur de batterie, de convertisseur DC/DC (abaisseur ou élévateur de tension), de câbles, de connecteurs, ou d’organe de sécurité (sectionneur, disjoncteur, parafoudre, …), tous ont leur propre limite. Et pour que ceux-ci n’aient pas à supporter plus que ce qu’ils ne sont capables de subir, il faudra s’assurer que la Voc résultante de l’ensemble de vos panneaux solaires soit inférieure à la tension max admissible par ces éléments. Sans quoi, il y aura des échauffements, un endommagement progressif, et plus ou moins rapide des contacts et/ou conducteurs, et à terme, un fort risque d’incendie.
Cette tension Voc (« Open Circuit »), c’est à dire la tension à vide aux bornes d’un module photovoltaïque, est mesurée en laboratoire, sous des conditions d’ensoleillement et de température particulières (le fameux STC, « Standard Test Condition »). C’est la tension maximale qu’un panneau peut délivrer dans ces conditions (1000W/m² d’éclairement, 25°C de température cellule, et coefficient air-masse de 1.5).
Pour autant, ne croyez pas que la tension Voc corresponde à la tension maximale atteignable aux bornes d’un panneau photovoltaïque. Car, comme vu précédemment, la température extérieure peut faire varier « grandement » cette tension. Et aussi surprenant que cela puisse paraître, plus la température du panneau sera froide, et plus la tension à vide sera importante (dépassant même la tension Voc, qui elle, est obtenue lors des mesures à 25 °C). Voici d’ailleurs un diagramme qui s’illustre bien :
Comme vous le voyez, à une température de – 10 °C, la tension à vide est bien supérieure à la tension Voc, qui elle est donnée à 25 °C. Et si je vous parle de tout ça, c’est parce que la tension maximale à prendre en compte pour le dimensionnement des éléments constitutifs d’une installation solaire est cette tension maximale, et non la tension Voc.
| Image | Description | Lien |
|---|---|---|
|
| Kit solaire Plug and Play 400 Wc, à installer soi-même (4 panneaux + micro-onduleur + structure + câbles) |
Isc : l’intensité maximale, en cas de court circuit
Cette valeur est primordiale pour le dimensionnement des câbles, connecteurs, et autres appareils branchés sur vos panneaux photovoltaïques (onduleur, diode de couplage, sectionneur, disjoncteur, …).
Car le soucis premier dans toute installation photovoltaïque est d’éviter tout échauffement (pertes énergétiques, sous forme de chaleur), pouvant conduire à un départ d’incendie. Et ne vous y trompez pas, car cela peut vite arriver, et ce, même à « faible tension » (on peut parfaitement créer un arc électrique intense, avec quelques panneaux en série seulement). Du coup, vous devrez judicieusement choisir tous les dispositifs de sécurité de votre installation solaire, et dimensionner correctement vos câbles, afin d’éviter tout échauffement et pertes en ligne.
Cette intensité max, notée Isc (pour « Short Circuit »), est mesurée en laboratoire. Cette mesure est toute simple à faire, car il suffit de mettre le panneau solaire en court-circuit, tout en le soumettant aux conditions classiques d’éclairement et de température (conditions STC : 25 °C, ensoleillement de 1000W/m², …). À noter que la température extérieure a peu d’incidence sur cette intensité maximale. Par contre, l’ensoleillement lui, aura un impact direct sur celle-ci. Et plus les rayons frapperont fort les cellules photovoltaïques, plus le courant généré pourra être intense.
C’est pourquoi il est indispensable de correctement sélectionner ses dispositifs de protection (disjoncteurs, sectionneurs, fusibles, …), afin de pouvoir couper en charge ce courant circulant, en cas de défaut ou de situation d’urgence. Bien sûr, en pratique, on ne coupera jamais un courant continu en charge, sauf cas exceptionnel, afin d’éviter toute formation d’arc électrique (ceci peut se produire à l’intérieur même des contacts de dispositifs de coupure, donc pas forcément visible extérieurement). Sinon, vous risquez fort de rendre ces dispositifs inopérants à la longue (les contacts vont finir par se souder, en fondant), ce qui serait extrêmement dangereux pour les installations et les gens à proximité, et lourd de conséquences.
Les autres valeurs qu’on retrouve sur les étiquettes de panneaux PV
Eh oui… les valeurs peuvent être nombreuses sur les étiquettes figurant au dos des panneaux photovoltaïques. Bien entendu, toutes ces valeurs ne sont pas utiles de prime abord. Pour autant, si vous voulez faire une installation solaire au top, il faudra impérativement en prendre un maximum en compte (toutes, idéalement !).
Car ces valeurs peuvent directement ou indirectement influencer sur le rendement global de votre production électrique, ou la pérennité de votre installation photovoltaïque. Voyons donc à présent quelques unes de ces valeurs.
La tolérance d’un panneau solaire (en %)
Il s’agit d’un pourcentage exprimant une marge d’erreur (tolérance), en rapport avec la puissance réelle du panneau photovoltaïque, en condition STC. Par exemple : si vous voyez une étiquette de panneau solaire avec indiqué une puissance Pmax égale à 100W et une tolérance à ±3%, vous saurez que la puissance réelle maximale sera en fait quelque part entre 97 et 103 watts. À noter que certains fabricants proposent des modules photovoltaïques à tolérance positive, c’est à dire que la puissance réelle du panneau sera supérieure ou égale à celle affichée sur celui-ci (ce qui est génial, oui !).
La température d’utilisation (en °C)
Comme vous le savez certainement déjà, chaque produit ou appareil est prévu pour fonctionner dans une certaine plage de température, … ni trop froide, ni trop chaude ! Ici, il s’agit simplement de valeurs au delà desquelles votre panneau photovoltaïque risque d’être fortement dégradé, tant sur le plan des performances, que d’un point de vue purement physique.
Cette donnée est particulièrement intéressante, surtout la limite « haute » en fait. Car en été, le rayonnement solaire peut monter très haut, et par conséquent, la température des panneaux aussi. Du coup, on peut rapidement atteindre de très hauts niveaux de température au niveau des cellules photovoltaïques. Bien évidemment, plus l’arrière des panneaux (le dessous) sera ventilé, et plus cette température moyenne va chuter (et par conséquence, augmenter les performances du panneau).
À l’inverse, si vous « confinez » un panneau solaire, par exemple en le plaquant à même une surface (comme sur une coque de bateau, ou un mur), sans possibilité de « respirer » derrière, alors la température maxi d’utilisation indiquée par le fabricant pourrait être atteinte. En résulterait une chute des performances, voire la destruction pure et simple de vos modules photovoltaïques, avec toutes les conséquences que cela implique.
Et encore une fois : ne pensez pas parce que l’air ne serait « que » à 40 °C en été, que votre panneau ne pourrait pas monter à plus de 80 °C. Car il se produit un effet de serre au niveau des cellules photovoltaïques, qui sont généralement fixées sous verre, faisant ainsi monter la température de l’ensemble (en fait, c’est comme laisser une voiture en plein soleil, avec les vitres fermées : au bout d’un moment, la température intérieure du véhicule sera étonnamment bien supérieure à celle de l’air extérieure !).
Dans notre cas : veillez à bien prendre en compte les températures limites d’utilisation des panneaux solaires que vous utilisez ! Et cela peut parfois nécessiter de revoir la ventilation arrière des panneaux, ou le système de fixation.
Le Max Voltage (en V)
Vous verrez de temps en temps noté une « Tension Maximale » (ou Max Voltage, en anglais) sur certaines étiquettes de panneaux solaires. Mais je vous arrête de suite : il ne s’agit pas là de la tension maximale que peut produire un panneau. Il s’agit plutôt ici d’une tension d’isolement maxi, à ne pas dépasser. Ainsi, si vous voyez écrit « Max Voltage : 1000 VDC », cela signifie qu’il ne faudra pas que votre panneau ait une tension supérieure ou égale à cette tension, à l’une de ses bornes.
Mais certains me diront : comment serait-il possible d’atteindre ou dépasser cette tension, si l’on a que des panneaux faisant au maximum 50 volts à vide, par exemple. En fait, c’est tout simple ! Ce cas arrive lorsqu’on met des panneaux PV en série, c’est à dire l’un à la suite de l’autre. Ainsi, la tension résultante de cette mise bout à bout de panneaux solaires correspondra à l’addition de la tension de chaque panneau individuel. Du coup, si vous avez une « chaîne » de 20 panneaux mis en série (ce qui peut parfaitement arriver), la tension totale sera de 20 x 50 volts, soit 1000 volts !
J’en profite pour faire une parenthèse sécurité : les tensions sur une chaîne de panneaux photovoltaïques peuvent rapidement dépasser plusieurs centaines de volts, et donc, le risque de brûlure ou d’électrocution est extrêmement important. Vous devez donc faire preuve d’un maximum de prudence et de discernement, avant de manipuler ou raccorder quoi que ce soit, sans avoir les équipements de protection indispensables (EPI), et les connaissances pour ce faire. Sans quoi, les conséquences pourraient être dramatiques. Gardez toujours cela à l’esprit.
Le poids du panneau solaire (en kg)
C’est une donnée que beaucoup ne prennent pas en considération. Pourtant, elle est vraiment importante, surtout lorsqu’on dispose des panneaux sur une toiture existante, dont on ne sait pas vraiment si la charpente pourra supporter ce poids supplémentaire.
Et le problème est là : si jamais l’excès de poids, dû à la présence de panneaux solaires en toiture, venait à être trop importante pour la structure porteuse, alors il y aurait risque d’affaissement, ou pire : tout pourrait céder, sous l’excès de cette surcharge. Le poids individuel de chaque panneau est donc à prendre en considération, afin qu’il n’y ait aucun risque lié au surpoids que cela représente.
Bien sûr, si vous ne prévoyez que de mettre deux ou trois modules photovoltaïques en toiture, les risques sont limités (sans être nuls, attention). Dans tous les cas, au delà d’un certain nombre de panneaux, ce poids supplémentaire devient une donnée à ne surtout pas négliger.
| Image | Description | Lien |
|---|---|---|
|
| Kit solaire Plug and Play 400 Wc, à installer soi-même (4 panneaux + micro-onduleur + structure + câbles) |
Autres données, caractéristiques photovoltaïques
Il existe de très nombreuses autres données, caractéristiques, et informations, apposées au dos des modules solaires. Il peut notamment s’agir :
- du rendement des panneaux solaires
- des coefficients de températures applicables
- de la résistance du verre (en kPa) -> très utile, si vous êtes dans une zone « sensible » à la grêle
- du type de verre (conductivité, épaisseur, …)
- du type de cellule photovoltaïque (monocristallin, polycristallin, …)
Toutes ces données ont elles aussi leur importance, surtout lorsqu’on cherche à optimiser le rendement d’une installation solaire photovoltaïque sur une surface donnée, suivant des contraintes précises, liées par exemple à l’environnement. Il faut donc les prendre en considération, lorsqu’on cherche à atteindre un rendement maximal !
Voilà ! Je ne vais pas m’étaler plus que ça ici, car ça commence à faire long ! Par contre, je détaillerais d’autres notions, telles que le type de cellules dans d’autres articles, afin d’aborder un maximum de points, sous des angles divers et variés ! Alors à bientôt 😉
Pour aller plus loin
- La Foire aux questions solaires sur tout ce qui est photovoltaïque
- Des idées pour savoir Comment recharger une batterie plomb avec du solaire photovoltaïque, et ce, gratuitement grâce au soleil !
Jerome
(*) Mis à jour le 02/02/2024