Ces dernières années, le prix des cellules solaires a tellement chuté que de plus en plus de personnes cherchent maintenant à investir dans des panneaux solaires. Ceux-ci peuvent être installés soit en tant que structures autoportantes sur les toits, ou en tant que composants intégrés de modules de construction tels que des ardoises de toit ou des panneaux de façade.

Traditionnellement, les cellules solaires ont été économiquement viables dans les pays où les prix de l'électricité sont élevés. Aujourd'hui, cependant, l'électricité solaire est devenue compétitive même en Norvège, malgré le fait que nous bénéficions d'une hydroélectricité bon marché.

Cela a encouragé les chercheurs à examiner l'efficacité réelle des cellules solaires dans les conditions climatiques norvégiennes. Et jusqu'à présent, les résultats sont prometteurs.

"Nos expériences montrent que les cellules solaires fonctionnent très bien dans les conditions climatiques et météorologiques nordiques, " déclare Eivind Øvrelid Research Manager chez SINTEF. " De plus, les calculs effectués par la plateforme européenne de technologie et d'innovation PV (ETIP-PV/etip-pv.org) montrent qu'il est économiquement viable d'investir dans l'électricité solaire dès le premier jour, à condition de consommer vous-même l'électricité, " il dit.

"Cela suppose qu'on parle d'une centrale d'environ 1 MWc, et que les taux d'intérêt maintiennent leurs niveaux actuels, " dit Øvrelid.

Les coûts d'investissement dans l'électricité solaire :Les coûts d'investissement sont la clé du prix de l'électricité solaire. Notre comparaison est avec les coûts tirés du réseau de distribution, qui, en Norvège, s'applique à l'électricité produite par l'hydroélectricité.

Une solution qui va de soi ?

Afin de savoir dans quelle mesure les cellules solaires non dépendantes fonctionnent par temps clair et ensoleillé pour produire de l'électricité, des chercheurs du SINTEF ont installé la technologie dans une chambre climatique. Normalement, ces chambres sont utilisées pour tester la robustesse de matériaux tels que les revêtements de fenêtres et d'autres matériaux de construction dans des conditions météorologiques difficiles.

La sortie des panneaux de cellules solaires est testée sous différentes températures, pluie légère, forte pluie, neiger, et les situations dans lesquelles de la glace se forme sur les panneaux.

La chambre climatique est installée avec des plafonniers qui simulent le rayonnement solaire, permettant de réaliser des expériences avec des niveaux d'éclairement entièrement constants, tout en variant les conditions météorologiques.

"De plus, il nous importait d'établir une valeur de référence pour le rayonnement solaire afin de s'assurer que les conditions étaient identiques pendant toutes nos expériences, " explique Gina Opstad Andersen, étudiante à la NTNU. " Pour cette raison, nous avons connecté une cellule solaire équipée d'un capteur permettant de calculer le niveau de rayonnement auquel les cellules ont été exposées dans la chambre, " dit-elle. Opstad Andersen a participé aux expériences dans le cadre de ses études de maîtrise à NTNU, et était responsable de la construction de l'appareil d'essai.

Le froid augmente le rendement et la pluie n'est pas un problème

A l'aide d'un potentiostat, les chercheurs ont pu mesurer la puissance électrique générée par les cellules solaires dans différentes conditions expérimentales.

« Les résultats ont confirmé les observations que nous avions faites avant de montrer que les panneaux fonctionnent très bien par temps froid, " dit Øvrelid.

Un environnement froid peut être un atout pour un panneau de cellules solaires utilisé pour générer de l'énergie électrique, car il maintient la température de fonctionnement des cellules à des niveaux bas. Les températures élevées augmentent la « fuite d'énergie interne » des cellules car les électrons sont plus actifs dans des conditions chaudes. Dans le cas de la cellule solaire à base de silicium utilisée dans notre expérience, la production a été réduite d'environ 0,3 % pour chaque degré d'augmentation de la température.

La température exerce sa plus grande influence sur la tension ou, mettre tout simplement, la force qui mobilise les électrons. La tension augmente quand il fait froid, et cela fait que les cellules génèrent plus de sortie.

Le rayonnement solaire (une mesure de l'énergie solaire) contrôle la quantité d'électricité produite par les cellules. Il peut être très intense en hiver, surtout si la lumière du soleil est réfléchie par la neige fraîche. Ces deux facteurs se combinent pour produire la puissance électrique que nous obtenons à partir de la prise murale. En d'autres termes, le soleil et le froid sont des conditions idéales pour les cellules solaires.

Ce qui a surpris les chercheurs, c'est que les cellules ont très bien résisté aux conditions pluvieuses. Des expériences impliquant une pluie légère ont donné des résultats positifs.

"Les rayons solaires passent simplement à travers la pluie, " dit Øvrelid. " La pluie n'a eu aucun effet sur la quantité de rayonnement entrant. La même chose s'est produite lorsque les cellules étaient recouvertes d'une couche de glace, " il dit.

Une centrale solaire au Svalbard ?

Lorsque la neige ou la glace opaque recouvrent des panneaux solaires, il en résulte un effet d'ombre distinct. Donc, le conseil aux propriétaires est de garder vos panneaux déneigés. Si de la glace opaque se forme sur un panneau, il peut être judicieux de la faire fondre avec de l'eau tiède.

"Mais quoi que vous fassiez, n'essayez pas de le gratter, " dit Øvrelid. " Cela pourrait endommager la cellule solaire, " dit-il. Il recommande également que les cellules soient nettoyées en profondeur deux fois par an. Il a été démontré que la suie des cheminées et la poussière en suspension dans l'air des routes réduisent l'efficacité des panneaux.

Les chercheurs en cellules solaires du SINTEF souhaitent maintenant lancer un nouveau projet pour étudier les cellules solaires comme sources possibles d'électricité à Svalbard. Le défi ici est de trouver un moyen efficace de stocker l'énergie excédentaire.