Fabrication de panneau solaire maison : énergie renouvelable DIY

Comment démarrer la fabrication de votre panneau solaire ?

L'énergie solaire est une source renouvelable et inépuisable qui procure de multiples avantages, tant d'un point de vue environnemental que financier. S'il est bien sûr possible d'acheter des modules solaires prêts à l'emploi, certains propriétaires se tournent vers l'autoconstruction pour répondre à des besoins en électricité modérés.

La fabrication de panneau solaire maison peut alors contribuer à réduire vos factures énergétiques et à accroître votre autonomie énergétique. Vous pouvez alors économiser sur les coûts de ces équipements dont le prix est encore relativement élevé (de 100 € à 500 € par module selon la puissance, la qualité et le type de panneau), une installation moyenne nécessitant environ 8 à 10 modules. Créer un panneau solaire DIY (do it yourself) efficace nécessite cependant de suivre certaines étapes et de prendre diverses précautions.

Quels outils et matériaux sont essentiels ?

Pour entamer la fabrication d'un panneau solaire maison, il faut disposer au préalable de tous les outils et matériaux nécessaires à ce type de construction.

Vous devez tout d'abord vous munir des outils suivants :

• un fer à souder servant à connecter les cellules solaires entre elles ;
• une pince coupante qui permet d'ajuster la longueur des câbles ;
• un multimètre pour vérifier le bon fonctionnement du panneau et mesurer les niveaux de tension et de courant continu créé ;
• une perceuse qui servira à fixer le panneau sur son support.
• des équipements de protection pendant la manipulation des panneaux et les travaux de raccordement électrique (lunettes de protection et gants notamment).

En ce qui concerne les matériaux nécessaires à l'installation, vous aurez besoin :

• de cellules solaires photovoltaïques conçues à partir de cristal de silicium et donc de quartz ou de sable ainsi que de bois ;
• de fils électriques adaptés permettant la circulation du courant continu généré par les cellules ;
• d'une plaque en bois ou en aluminium servant de support structurant et protecteur aux panneaux ;
• d’un cadre métallique en aluminium servant d’encadrement ;
• de verre trempé transparent utilisé comme couverture permettant de protéger les cellules des intempéries et des autres débris (poussière, saletés, feuilles et branchages, etc.) ;
• de diodes pour réguler le courant continu ;
• d’une membrane vinyle servant de film protecteur ;
• de mastic en silicone étanche afin de garantir la bonne étanchéité du panneau face aux aléas climatiques extérieurs ;
• d’un boîtier en plastique pour la dérivation ;
• de connecteurs permettant d’acheminer le courant à l’onduleur centralisé ou à des micro-onduleurs.

Quelles précautions prendre avant de commencer ?

La fabrication d'un panneau solaire implique certaines connaissances en bricolage mais aussi en électricité, qui ne sont pas à la portée de tout le monde. Elle implique donc de prendre certaines précautions pour garantir non seulement l'efficacité du dispositif mais aussi votre sécurité au moment de la conception et de la pose.

En premier lieu, déterminez si votre maison dispose d’une configuration adaptée à l’exploitation du rayonnement solaire et si la production estimée permet de répondre en bonne partie à vos besoins. Jugez notamment de l’orientation de votre toiture (plein Sud dans l’idéal), de son inclinaison (entre 30 et 35° si possible) ou encore de potentielles zones d’ombrage susceptibles d'affecter la production solaire.

Vérifiez également que la toiture soit assez solide pour supporter l’installation de modules solaires. Si la configuration s’y prête, vous pouvez alors définir les contours des modules à créer (type de panneaux, puissance, taille, etc.) ;

Une fois vos besoins déterminés, la configuration choisie pour l’équipement et les matériaux nécessaires à la fabrication trouvés (quartz, aluminium, verre, etc.), assurez-vous de disposer d'un espace suffisamment ventilé pour travailler. Certains produits chimiques utilisés peuvent en effet dégager des vapeurs ou fumées potentiellement dangereuses. 

Munissez-vous par ailleurs d'équipements de protection individuelle comme notamment des gants, des lunettes de protection ou encore un masque respiratoire pour vous prémunir de tout contact direct avec de potentielles substances nocives. 

Comme par une installation photovoltaïque classique, il vous faut également obtenir une autorisation d’urbanisme (déclaration préalable de travaux) pour la pose de panneaux solaires sur une toiture, ceux-ci modifiant l’aspect extérieur de la maison. 

Enfin, en matière d'électricité, il faut évidemment faire preuve d'une extrême prudence et bien respecter toutes les normes de sécurité électrique en vigueur pour éviter tout risque d'électrocution ou d'incendie. Manipulez notamment avec précaution tous les composants électriques et débranchez tout appareil avant de procéder à des modifications ou réparations. Si vous n'êtes pas sûr de vos compétences en la matière, ne vous lancez pas dans une telle opération et faites appel à un professionnel qualifié pour réaliser l'installation de panneaux solaires.

Les étapes clés de la construction d'un panneau solaire

L’autoconstruction d’un panneau solaire passe par différentes étapes à respecter pour obtenir un équipement efficace :

1. La fabrication du silicium : l’immense majorité des panneaux solaires sont constitués de silicium qui est le matériau le plus conducteur pour l’exploitation du rayonnement solaire. Le silicium n’existe pas à l’état naturel mais peut être trouvé dans différents minéraux et notamment le sable ou le quartz. Pour fabriquer le silicium, il faut alors procéder à une réduction à très haute température d’un mélange de morceaux de silice (du quartz ou du sable) avec du bois. Ce mélange chauffé à environ 2 000° doit ensuite être purifié à 99 % pour obtenir des cristaux de silicium solaires qui prennent la forme de petits cailloux ;
2. La transformation du silicium en wafers : les cristaux obtenus ne sont pas utilisables en l’état et doivent alors être chauffés à nouveau à haute température (à 1 450°) pour obtenir des lingots de silicium. Ces lingots, une fois refroidis, sont ensuite coupés en fines tranches de l’épaisseur d’une feuille de papier (pas plus de 200 microns) afin d’obtenir des “wafers” qui constituent la base des cellules photovoltaïques ;
3. Le traitement des wafers : les wafers subissent par la suite un traitement antireflet afin d’optimiser leur capacité à absorber la lumière. Cela passe par le creusement de petites pyramides sur la surface ainsi que par le dépôt de phosphore chaud ou de bore sur la face avant du panneau ;
4. La création d’un circuit électrique : un circuit électrique doit ensuite être imprimé sur toute la surface du wafer afin que le courant électrique créé puisse être transféré à l’installation domestique via l’onduleur pour une conversion en courant alternatif ;
5. La connexion des cellules solaires : les cellules photovoltaïques sont ensuite assemblées et soudées sur un support constitué d’un matériau non-conducteur (bois, verre, plastique) puis encapsulées entre une plaque de verre et une couche de polymères, le tout étant enfin encadré par de l’aluminium formant alors le panneau solaire ;
6. La création d’un boîtier de jonction à l’arrière du panneau afin de faire passer les câbles qui servent à connecter le panneau solaire à l’onduleur central.

Comment assembler les cellules solaires ?

L'assemblage des cellules solaires consiste à les connecter ensemble à l'aide de fil à souder ou de ruban étamé. Organisez les cellules d’après un schéma précis bien pensé en amont afin de garantir une connexion optimale.

Assurez-vous également que toutes les connexions sont parfaitement isolées afin d'éviter tout risque de court-circuit éventuel. Une fois que toutes les cellules sont assemblées, soit en série, soit en parallèle, vérifiez soigneusement le fonctionnement de chaque connexion pour vous assurer qu'aucune n'est manquante ou défectueuse.

Lorsque l'assemblage des cellules solaires est terminé, il faut ensuite les fixer solidement sur le support choisi à l'aide d'un adhésif spécifique en vous assurant au préalable qu'elles sont bien alignées dans le même sens sur chaque rangée. Le panneau doit être correctement scellé pour protéger les connexions contre l'humidité et autres éléments extérieurs susceptibles d'endommager la structure du module.

Effectuez finalement un ultime test de fonctionnement pour vérifier que votre panneau solaire génère efficacement de l'électricité.

Comment entretenir votre installation solaire ?

Une fois installé, le dispositif photovoltaïque ne nécessite qu’un entretien relativement limité. Pour maintenir les bonnes performances du système et le rendement de chaque module, il convient cependant de procéder à un nettoyage plus ou moins régulier des modules. Ceux-ci peuvent en effet au fil du temps accumuler différents dépôts nuisant à la transparence du verre et donc à la captation des rayons lumineux du soleil par les cellules photovoltaïques (poussière, pollution, débris, feuilles mortes, branchages, excréments d’oiseaux, etc.).

Ce nettoyage doit être réalisé à l’aide d’une eau claire et tiède ainsi que d’un chiffon doux ou d’un balai télescopique sans utiliser de produits abrasifs susceptibles de détériorer les modules.

Le nettoyage est à réaliser 1 à 2 fois par an selon le niveau de pollution et de projections de la zone d’habitation, de préférence pendant les saisons tempérées (printemps ou automne) afin d’éviter les chocs thermiques. Pendant le nettoyage, ne marchez pas sur les modules au risque de les fêler et même de glisser du toit.

Par ailleurs, pour éviter au maximum la présence de zones d’ombrage sur votre installation, pensez à entretenir régulièrement la végétation environnante dont les ombres portées peuvent nuire au rendement des panneaux.

Enfin, une visite de contrôle des modules par un professionnel du photovoltaïque, tous les 2 à 3 ans, est également vivement recommandée. Celui-ci inspectera alors les différents composants du dispositif pour repérer d’éventuels dysfonctionnements ou de potentiels problèmes futurs liés à l’usure du matériel (soudure oxydée, câbles dénudés ou rongés, rayures sur les modules, etc.).

Les éléments à prendre en compte pour une autoconstruction solaire thermique performante

Comme pour une installation traditionnelle, une autoconstruction solaire doit tenir de différents éléments pour être performante :

• l’orientation des panneaux doit de préférence être au maximum située plein Sud. Ils peuvent également être positionnés à l’Est ou à l’Ouest même si le niveau de rendement est alors légèrement moins élevé. L’orientation Nord est en revanche à proscrire puisqu’elle ne permet pas une captation suffisante pour répondre aux besoins du foyer ;

• l’inclinaison des panneaux doit également être si possible comprise entre 30 et 35°. Des trackers solaires peuvent permettre de suivre constamment la position du soleil pour optimiser la captation. Ils sont toutefois relativement onéreux à mettre en place ;

• la qualité des matériaux et notamment du silicium doit être suffisamment bonne pour assurer une captation solaire adéquate ;

• il est préférable d’opter pour une seule grande vitre permettant de couvrir la surface de tous les modules plutôt que pour une vitre adaptée à chaque module afin de limiter les pertes d’énergie aux intersections ;

• l’étanchéité du dispositif doit être optimale notamment au niveau des joints pour se prémunir des fuites ou des pertes d’énergie potentielles ;
• dans le cas de panneaux solaires thermiques permettant de produire du chauffage ou de l’eau chaude sanitaire (ECS), il faut prévoir une chaudière d’appoint pour ne pas être à court d’eau chaude lorsque le soleil est couché.

Quels sont les avantages de produire votre propre énergie solaire ?

Produire sa propre énergie solaire est avantageuse à plusieurs égards pour un propriétaire que ce soit d’un point de vue pratique, financier, matériel ou encore en tant que marqueur d’un engagement écologique.

Quel est l'impact sur votre facture d'électricité ?

La production d’énergie solaire par un dispositif photovoltaïque offre la possibilité à un foyer de réaliser des économies d’énergie plus ou moins conséquentes en fonction de la puissance de l’installation et de la performance du système. On considère qu’une installation solaire bien configurée peut ainsi répondre aux besoins électriques d’une maison à hauteur de 40 à 60 %. C’est autant d’électricité non consommée depuis le réseau public puisque l’énergie solaire est elle totalement gratuite et renouvelable. On parle d’autoconsommation.

L’investissement initial peut ainsi être amorti en quelques années (de 8 à 15 ans environ) et l’énergie consommée est alors totalement gratuite pendant toutes les années restantes, une fois la rentabilisation atteinte, et ce, jusqu’à la fin de vie des panneaux. Leur durée de vie est en effet généralement longue et située autour de 30 ans. Elle peut même parfois atteindre 40 ans pour une installation très bien entretenue.

Le fait de disposer d’un système de production d’énergie à son domicile permet également d’obtenir une plus grande autonomie énergétique et d’être ainsi moins dépendant des aléas du réseau public. Cela peut se révéler particulièrement opportun en cas de panne générale ou dans un contexte de hausse continue des tarifs de l’électricité, comme c’est le cas depuis plusieurs années.

La production d’électricité verte permet par ailleurs de revendre le surplus de production de la journée lorsque le niveau d’ensoleillement est au zénith (de 12h à 15h environ). Grâce au raccordement au réseau Enedis, un fournisseur d’électricité rachète cette électricité excédentaire à des tarifs fixes réglementaires pour une durée de 20 ans. Cela permet alors au propriétaire de générer des revenus complémentaires qui offrent la possibilité de rentabiliser encore plus rapidement l’investissement.

Comment les panneaux solaires contribuent-ils à la durabilité ?

En produisant une énergie propre, renouvelable et inépuisable, les panneaux solaires contribuent à la réduction des émissions de gaz à effet de serre. Ils participent ainsi activement à la transition énergétique initiée par les pouvoirs publics depuis plusieurs années en limitant le recours aux énergies fossiles, polluantes et limitées dans le temps, au profit des énergies décarbonées.

L'utilisation d'une électricité produite localement limite également le recours à un approvisionnement en énergie à l'autre bout de la planète avec les coûts de transport et l'impact environnemental qui en découlent.

Enfin, avec leur durée de vie élevée, les panneaux solaires font figure d'investissement à long terme d'autant plus qu'ils sont pratiquement intégralement recyclables (à 95 %). La plupart des composants peuvent alors être réutilisés pour produire de nouveaux modules solaires qui seront à leur tour utilisés pour produire une énergie vertueuse pendant de nombreuses années.