Panneau solaire monocristallin : un investissement rentable

Qu'est-ce qu'un panneau solaire monocristallin ?

Un panneau solaire monocristallin est un dispositif de production électrique prenant la forme d'une dalle rigide et composée de cellules photovoltaïques en cristal de silicium pur qui sont conçues pour absorber l'énergie du soleil et la convertir en courant continu. Ce courant est ensuite à son tour transformé en courant alternatif par l'intermédiaire d'un onduleur afin qu'il puisse alimenter les différents appareils électriques du logement.

Ce procédé de fabrication très technique garantit au panneau monocristallin une homogénéité de captation qui permet d'obtenir une tension plus élevée et un rendement élevé, de l'ordre de 16 à 24 % selon les modèles et les configurations (contre 13 à 18 % pour les panneaux polycristallins qui utilisent eux plusieurs cristaux de silicium).

Le silicium monocristallin est en effet extrait et purifié pour former un cristal unique, ce qui lui donne une structure atomique uniforme et régulière. Les électrons générés par l'interaction avec la lumière du soleil peuvent alors se déplacer plus facilement et rapidement à travers le matériau, augmentant ainsi l'efficacité globale du panneau.

Grâce à leur conception avancée, les panneaux solaires monocristallins sont capables de fonctionner dans des conditions moins optimales, telles que de faibles niveaux de luminosité ou des températures extrêmes. Leur durabilité accrue en fait également un choix fiable et rentable pour ceux qui souhaitent investir dans l'énergie solaire renouvelable. Les panneaux monocristallins constituent désormais le type de modules le plus populaire en ayant relégué les panneaux polycristallins au rang d'équipement d'ancienne génération.

Quelle est la différence entre un panneau monocristallin et polycristallin ?

La principale différence entre un panneau monocristallin et un panneau polycristallin réside dans la structure des cellules qui composent les modules.

Les panneaux monocristallins sont fabriqués à partir d'un seul cristal de silicium, ce qui leur confère une apparence uniforme bleue foncée très proche du noir avec des coins coupés en biseau. Cette structuration homogène permet une meilleure captation du rayonnement solaire et donc un rendement plus élevé.

Les panneaux polycristallins sont pour leur part fabriqués à partir de plusieurs cristaux de silicium fondus de taille variable, ce qui leur donne une apparence plus granuleuse et hétérogène, formant un patchwork de teintes plus ou moins bleutées. Ils sont de ce fait moins efficaces que les modules monocristallins car ils nécessitent, à surface égale, davantage de soleil pour parvenir à une transformation de l’énergie captée en courant alternatif.

Comment fonctionne un panneau monocristallin ?

Un panneau solaire monocristallin fonctionne grâce à l'effet photovoltaïque qui permet la conversion de la lumière du soleil en électricité. Lorsque les photons de la lumière solaire frappent la surface du panneau, ils absorbent de l'énergie et libèrent alors des électrons qui sont ensuite capturés par un champ électrique créé dans la structure cristalline du panneau.

Les cellules photovoltaïques transforment ainsi l'énergie solaire en courant continu. Pour que l'électricité produite puisse être utilisée pour les besoins domestiques, elle doit cependant être convertie en courant alternatif par l'intermédiaire de l’un ou l’autre des systèmes suivants :

• un onduleur qui fonctionne en série pour l'ensemble de l'installation et qui est donc susceptible de s'arrêter en cas présence d'ombre sur une partie de l'installation ;
• des micro-onduleurs qui fonctionnent de façon indépendante les uns des autres et qui continuent de produire de l'électricité même en cas d'ombre sur une partie de l'installation.

Le courant alternatif créé par ce procédé est ensuite finalement utilisable pour alimenter les différents appareils domestiques en électricité (appareils électroménagers, dispositifs numériques, éclairage, etc.). Il peut même, le cas échéant, être réinjecté au sein du réseau électrique public en cas de revente du surplus de production.

Quels sont les avantages d'un panneau solaire monocristallin ?

En premier lieu, le mode de fabrication de ces panneaux, à partir d'une seule cellule de silicium pur, leur confère une plus grande efficacité énergétique que les autres types de panneaux (panneaux polycristallins et à plus forte raison encore par rapport aux panneaux amorphes). Ils peuvent donc générer plus d'électricité pour une même surface exploitée.

Ils sont de ce fait particulièrement appropriés pour rentabiliser une petite surface, par exemple lorsque l'espace de toiture jouissant d'une bonne exposition est limité. Ils peuvent également être utilisés efficacement dans les régions moins ensoleillées. Ces rendements élevés garantissent aux propriétaires de ce type d’installation une grande autonomie énergétique par rapport au réseau électrique conventionnel, à plus forte raison s’ils choisissent d’installer une batterie solaire.

Les panneaux solaires monocristallins disposent par ailleurs généralement d'une durée de vie plus longue que leurs homologues polycristallins. Ils peuvent en effet fonctionner pendant plusieurs décennies sans subir de pertes de rendement significatives, garantissant ainsi un retour sur investissement sûr et relativement rapide (de 12 à 18 ans environ selon les configurations).

Les panneaux monocristallins sont également plus attractifs d'un point de vue esthétique grâce à leur couleur uniforme et sombre. Ils s'intègrent ainsi parfaitement dans la plupart des environnements architecturaux et peuvent même ajouter une touche visuelle moderne à une propriété.

Quels sont les inconvénients ?

Malgré tous leurs avantages, les panneaux monocristallins présentent cependant quelques inconvénients. En premier lieu, comme tout produit de qualité et de dernière génération, ils sont plus coûteux à l’achat que les autres types de panneaux, du fait notamment du processus de fabrication et de découpe de précision du silicium. Il faut cependant voir ce coût comme un investissement souvent rentable sur le moyen et long terme.

Les panneaux solaires monocristallins sont par ailleurs généralement plus lourds que les autres types de panneaux. Avant de procéder à ce type d'installation photovoltaïque, il est donc nécessaire de s'assurer que la charpente est en mesure de supporter cette charge supplémentaire.

En outre, contrairement aux panneaux polycristallins qui affichent de moins bonnes performances à mesure que la température diminue, les panneaux monocristallins ont tendance à afficher un rendement légèrement inférieur par temps chaud. En été ou dans des régions où la chaleur est intense, les panneaux solaires monocristallins peuvent ainsi légèrement surchauffer et produire moins d'électricité que prévu.

Enfin, leur teinte uniforme, sombre et moderne peut être un inconvénient esthétique pour certains propriétaires plutôt adeptes de styles plus rustiques et conventionnels.

Installation des panneaux solaires photovoltaïques

L’installation de panneaux solaires photovoltaïques doit tenir compte de plusieurs éléments pour permettre l’optimisation du rendement d’énergie produit au quotidien. Il faut notamment prendre en considération :

• l’orientation de votre maison, la direction sud étant à privilégier et la direction nord à prohiber absolument. Les orientations est et ouest sont également envisageables lorsque l’orientation sud n’est pas possible ;
• l’inclinaison des panneaux doit, si possible, être comprise entre 30 et 35° en France afin que les rayons du soleil viennent frapper les modules au maximum de façon perpendiculaire dans la journée ;
• les éventuels obstacles (arbres, immeubles, végétations) sont également à anticiper au moment de choisir l’emplacement des panneaux, car ils peuvent créer des zones d’ombrage nuisibles à la productivité solaire ;
• la puissance théorique de l’installation est également à considérer, celle-ci étant par exemple limitée à 3 kWc pour une pose au sol ;
• la surface de panneaux et donc le nombre de modules nécessaires à poser doivent être calculés fonction de vos besoins en électricité ;
• enfin la configuration du toit et du terrain peuvent parfois limiter les possibilités de pose.

Il est dans tous les cas fortement recommandé de faire appel à un professionnel pour ce type d’installation, notamment s’il s’agit d’une pose en toiture qui peut se révéler particulièrement complexe et dangereuse à mettre en place pour un néophyte. Cela vous permettra également de vous assurer que le système fonctionne de façon optimale et produit donc le maximum d’énergie possible tout au long de la journée.

Où installer les panneaux ?

Les panneaux solaires photovoltaïques sont le plus souvent installés sur le toit mais peuvent également faire l’objet d’une pose au sol lorsque la configuration l’exige.

Sur le toit

Lorsque les conditions sont réunies (orientation sud, inclinaison entre 30 et 35°, etc.), les professionnels du photovoltaïque privilégient toujours la pose de panneaux solaires au niveau de la toiture. Cette méthode permet généralement une optimisation totale de l'ensoleillement car les panneaux sont orientés vers une direction appropriée et selon un angle optimal pour capter la lumière du soleil tout au long de la journée.

La pose sur le toit limite en effet les zones d’ombrage potentielles responsables de pertes de productivité. Elle permet également de rationaliser votre espace disponible en limitant le recours à d’autres espaces de votre terrain. La pose au niveau du toit peut se faire soit en intégrant directement les modules photovoltaïques au bâti soit en effectuant une installation en surimposition c’est-à-dire en parallèle à la toiture grâce à un support créant une lame d’air idéale pour la ventilation.

Au sol

L'installation de panneaux monocristallins au sol est une alternative intéressante lorsque la pose en toiture est impossible ou inadaptée (surface insuffisante, configuration atypique du toit, mauvaise orientation, etc.). Cette option permet dans ce cas de figure de maximiser l'exposition de l'équipement pour obtenir un rendement plus optimal.

La pose au sol permet, si nécessaire, de choisir un emplacement plus adéquat en tenant compte de critères tels que l'inclinaison, l'orientation ou encore la présence d'obstacles potentiels à proximité. Elle est relativement simple à mettre en place avec la pose de fondations qui doivent être solidement ancrées au sol. Il est également possible d’opter pour la technique du lestage avec un poids qui soutient intégralement le support sur lequel sont fixés les panneaux.

En plaçant les panneaux au sol, il est également plus facile de réaliser des travaux d'entretien et de nettoyage réguliers pour garantir leur rendement optimal dans la durée. L'installation au sol est par ailleurs plus simple à mettre en place que l'installation sur toiture et nécessite également moins de démarches administratives à condition que le système ne dépasse pas 1,80 mètre de hauteur.

Enfin, cette configuration offre une flexibilité supplémentaire en termes d'évolutivité du système. Il est en effet possible d'ajouter progressivement des panneaux supplémentaires si nécessaire, sans avoir à modifier son installation initiale.

Combien coûte l’achat et l'installation de panneaux solaires monocristallins ?

Le prix d'installation de panneaux solaires monocristallins dépend de plusieurs facteurs dont notamment :

• la taille de l'installation (surface) et donc le nombre de modules installés ;
• le type d'onduleur utilisé ;
• la puissance des panneaux mesurée en kilowatt-crête (3 kWc, 6 kWc ou 9 kWc) ;
• le mode d'intégration : au sol, au niveau de la toiture voire en façade. Pour une installation en toiture, la technique d’installation impacte également le coût final, la pose en surimposition (légère surélévation des panneaux par rapport à la surface du toit permettant une meilleure aération) étant plus abordable que l’intégration directe au bâti ;
• le coût de la main-d'œuvre ;
• le choix d’ajouter ou non une batterie solaire pour stocker le surplus d’électricité pendant les pics de production en journée.

En moyenne, pour une installation en surimposition, il faut compter entre 8 000 € et 18 000 € selon la puissance. Pour une intégration au bâti, le coût est un peu plus élevé et se situe entre 9 000 € et 20 000 €. Pour une installation d'une puissance de 3 kWc (soit la majeure partie des installations), il faut généralement prévoir entre 9 000 et 13 000 €.

Ces chiffres restent cependant des estimations et peuvent varier plus ou moins sensiblement selon les configurations. Seul un devis réalisé par un professionnel vous permettra d’obtenir une estimation précise pour votre habitation.

Quelles sont les aides financières pour l'installation de panneaux photovoltaïques monocristallins ?

Malgré un investissement initial relativement important, le coût d'installation de panneaux solaires monocristallins peut être parfois sensiblement réduit par les différentes aides financières pouvant être obtenues. Parmi elles, on peut citer notamment :

• la prime à l'autoconsommation, qui est versée chaque année pendant 5 ans aux propriétaires revendant leur surplus de production et réinjectant l’énergie sur le réseau public Enedis ;
• le mécanisme de l'obligation d'achat qui permet la revente de tout ou partie (surplus) de l'électricité verte produite à EDF OA ou à un fournisseur alternatif afin de générer des revenus complémentaires ;
• les aides financières locales mises en place par les différentes collectivités territoriales, et notamment dans certaines villes l'exonération d'impôt sur le revenu partielle ou totale pendant 3 ans pour les installations en autoconsommation ne dépassant pas 3 kWc de puissance avec revente du surplus ;
• enfin, la TVA au taux réduit de 10 % sur l'installation et la main-d'œuvre peut être obtenue pour les logements construits depuis plus de 2 ans lorsque le système dispose d’une puissance inférieure ou égale à 3 kWc.

L’ensemble de ces aides peut ainsi réduire le coût d’installation et accélérer le retour sur investissement. Attention toutefois : la prime à l’autoconsommation et la revente du surplus ne sont possibles que pour une pose en toiture.