Vous voulez savoir comment fonctionne une installation solaire photovoltaïque ? Quels sont les éléments clés pour transformer l’énergie solaire en électricité ? Explorons ensemble le fonctionnement des panneaux solaires et découvrons les technologies actuelles.
Principales étapes du fonctionnement d’un panneau solaire
Une installation photovoltaïque nécessite plusieurs éléments essentiels. Les panneaux solaires seuls ne produisent pas d’électricité. Le panneau solaire est le cœur de l’installation, transformant le soleil en électricité. On trouve principalement les panneaux monocristallins et polycristallins sur le marché.
Les cellules photovoltaïques, faites de silicium, transforment l’énergie solaire en électricité. L’onduleur convertit ce courant en courant alternatif, utilisable par nos appareils. Le câblage électrique relie tous les composants. Une batterie peut stocker l’électricité produite. Le compteur Linky permet de vendre le surplus d’électricité.
Rendement et efficacité des panneaux solaires
Le rendement des panneaux solaires est mesuré en pourcentage. Par exemple, un rendement de 20% signifie que le panneau convertit 20% de l’énergie solaire en électricité. Le rendement varie selon l’ensoleillement, les ombres, l’orientation et l’inclinaison de la toiture.
Les panneaux solaires fonctionnent même avec peu de soleil. C’est l’intensité lumineuse qui détermine leur efficacité. Les batteries solaires ont des caractéristiques techniques qui influencent leur performance.
Qu’est-ce qui vous intéresse le plus dans le fonctionnement des panneaux solaires ?
Principales idées à retenir :
- Les panneaux solaires ne produisent pas seuls de l’électricité, ils nécessitent plusieurs éléments complémentaires
- Le rendement des panneaux varie selon les conditions d’installation et d’ensoleillement
- Les cellules photovoltaïques transforment l’énergie solaire en courant électrique continu
- L’onduleur convertit le courant continu en courant alternatif utilisable dans la maison
- Les batteries permettent de stocker l’électricité produite pour une utilisation future
Introduction aux panneaux solaires
L’énergie solaire photovoltaïque est une source d’énergie renouvelable qui grandit vite. Elle transforme la lumière du soleil en électricité. Cette technologie, basée sur les cellules photovoltaïques, a beaucoup d’avantages. Elle est cruciale pour notre transition énergétique.
Qu’est-ce que l’énergie solaire photovoltaïque ?
Cette énergie est faite en transformant une partie du rayonnement solaire en électricité. On utilise une cellule photovoltaïque pour cela. Ce processus, appelé conversion photovoltaïque, change l’énergie lumineuse des photons en électricité.
Principe de fonctionnement d’une cellule photovoltaïque
Une cellule photovoltaïque contient deux matériaux semi-conducteurs. L’un a trop d’électrons, l’autre trop peu. Lorsque la lumière du soleil frappe la cellule, les photons enlèvent des électrons aux atomes de silicium. Cela crée un courant électrique.
“Le rendement théorique maximum de la conversion photon-électron dans le solaire photovoltaïque concentré est de l’ordre de 85%.”
Les cellules photovoltaïques les plus connues sont faites de silicium pur. Elles ont un rendement de 18% à 24%. Mais, des technologies nouvelles, comme le photovoltaïque organique, peuvent atteindre plus de 10% en laboratoire.
Composants d’une installation solaire photovoltaïque
Une installation solaire photovoltaïque a plusieurs pièces clés. Ces pièces transforment l’énergie du soleil en électricité. On y trouve les panneaux solaires, les cellules photovoltaïques, l’onduleur et le câblage électrique.
Le panneau solaire
Le panneau solaire est crucial dans une installation solaire. Il a un cadre en aluminium, une protection en verre, et des connexions en cuivre ou argent. Il contient aussi des cellules photovoltaïques qui transforment la lumière en électricité.
Les cellules photovoltaïques
Les cellules photovoltaïques sont le cœur du panneau solaire. Elles utilisent l’effet photovoltaïque pour changer l’énergie lumineuse en courant électrique. On trouve deux types courants : les cellules monocristallines et les cellules polycristallines.
L’onduleur
L’onduleur est très important dans une installation solaire. Il change le courant continu des panneaux solaires en courant alternatif. Ce courant est utilisable par les appareils électriques de la maison.
Le câblage électrique
Le câblage électrique relie les différents éléments de l’installation. Il va des panneaux solaires au réseau électrique. La longueur du câblage dépend si l’installation est connectée au réseau ou non.
Ces composants forment une installation solaire photovoltaïque complète. Elle peut produire de l’électricité à partir du soleil.
Technologies de panneaux solaires
Les panneaux solaires photovoltaïques sont clés pour l’énergie renouvelable. Il y a deux types : les panneaux monocristallins et les panneaux polycristallins. Chacun a ses propres avantages et performances.
Panneaux monocristallins
Les panneaux monocristallins viennent d’un seul bloc de silicium. Ils ont un rendement de 18% à 21%, parfois jusqu’à 24% pour les PERC. Mais, ils coûtent plus cher à fabriquer que les polycristallins.
Panneaux polycristallins
Les panneaux polycristallins sont faits de plusieurs cristaux de silicium. Leur rendement est un peu moins, de 14% à 18%. Mais, ils sont plus abordables.
Sur les dix dernières années, le rendement des panneaux solaires a beaucoup augmenté. Il est passé de 12% à 17%. Cela montre les avancées technologiques.
“Le développement des panneaux solaires en France remonte aux années 1970, et depuis, la technologie n’a cessé de progresser pour offrir des solutions de plus en plus performantes.”
comment fonctionne des panneaux solaires
Les panneaux solaires fonctionnent grâce à l’effet photovoltaïque. La lumière du soleil pénètre dans les cellules photovoltaïques. Elle arrache des électrons des atomes de silicium.
Ces électrons libres se déplacent dans un circuit. Ils créent un courant électrique. Ce courant peut alimenter des appareils ou être stocké dans des batteries.
Un panneau solaire monocristallin a un rendement de 14 à 19%. Pour un panneau polycristallin, c’est entre 11 et 15%. L’installation de 3 kWc avec des panneaux monocristallins coûte environ 8 000 €.
Les panneaux polycristallins sont plus abordables, à environ 6 500 €. La conversion de l’énergie solaire en électricité est clé. Elle permet une production d’électricité renouvelable, propre et gratuite.
“Le rendement énergétique maximal théorique d’un panneau solaire est de 35%, et un record de 30% a été atteint en 2020.”
Technologies émergentes dans le photovoltaïque
Le secteur de l’énergie solaire photovoltaïque évolue vite. De nouvelles technologies, comme le solaire photovoltaïque concentré, les cellules organiques polymères et les panneaux hybrides thermiques et photovoltaïques, changent tout. Ces innovations promettent un avenir plus brillant pour l’énergie solaire.
Solaire photovoltaïque concentré
Le solaire photovoltaïque concentré utilise des miroirs pour concentrer le soleil. Cela permet d’utiliser moins de matériel solaire. Son rendement peut atteindre 85% en théorie, et il a déjà atteint 46% en expérience.
Cellules organiques polymères
Les cellules organiques polymères remplacent les matériaux traditionnels par des semi-conducteurs organiques. Ils sont plus légers, flexibles et moins chers. Même si leur rendement est encore faible, ils ouvrent de nouvelles portes pour le photovoltaïque.
Panneaux hybrides thermiques et photovoltaïques
Les panneaux hybrides produisent de l’électricité et récupèrent de la chaleur. Ils améliorent le rendement électrique tout en fournissant de la chaleur. C’est une solution efficace pour les bâtiments.
Ces nouvelles technologies dans le photovoltaïque promettent une énergie solaire plus efficace. Elles montrent l’engagement des experts pour un futur plus durable. Elles sont un pas vers une énergie solaire plus performante et accessible.
| Technologies émergentes | Avantages | Limitations |
|---|---|---|
| Solaire photovoltaïque concentré |
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| Cellules organiques polymères |
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| Panneaux hybrides thermiques et photovoltaïques |
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Ces nouvelles technologies dans le photovoltaïque montrent l’innovation constante. Elles promettent un avenir brillant pour l’énergie solaire. Elles rendent le solaire concentré, les cellules organiques et les panneaux hybrides plus efficaces et intégrés à notre environnement.
Autoconsommation solaire
L’autoconsommation solaire aide à diminuer votre facture d’électricité. Vous pouvez économiser jusqu’à 50% de votre facture. Le surplus d’électricité produit est vendu à EDF, vous donnant droit à une prime.
Principe de l’autoconsommation
Le principe est simple. L’électricité des panneaux solaires alimente vos appareils. Un onduleur transforme le courant continu en courant alternatif pour votre maison.
Avantages de l’autoconsommation
- Réduction de la facture d’électricité jusqu’à 50%
- Baisse de la dépendance au réseau électrique
- Bénéfice de la prime à l’autoconsommation
- Participation à la transition énergétique
- Valorisation du surplus d’électricité produit
Devenir autonome en électricité avec l’autoconsommation solaire est avantageux. Vous faites des économies et protégez l’environnement.
| Indicateurs | Données |
|---|---|
| Taux d’autoconsommation estimé sans stockage | Environ 50% |
| Garantie produit des modules photovoltaïques | 25 ans |
| Durée de vie moyenne d’un panneau solaire | 30 ans |
| Taux de récupération des éléments pour recyclage | 94% |
| Temps de remboursement de la dette énergétique | 6 mois à 1 an |
L’autoconsommation solaire réduit votre consommation d’électricité. C’est une option durable et économique pour réduire votre empreinte écologique.
Vente totale de l’électricité solaire
La vente totale de l’électricité solaire est une option intéressante. Les propriétaires d’installations photovoltaïques peuvent vendre leur électricité à EDF Obligation d’Achat. Ce choix présente plusieurs avantages :
- Le tarif d’achat est plus élevé que pour l’autoconsommation, allant de 0,1205 à 0,1318 euros le kilowattheure selon la puissance.
- Vous ne pouvez pas consommer directement votre électricité. Mais, la vente totale vous assure un revenu complémentaire stable sur 20 ans.
Il est crucial de noter que les tarifs de rachat sont fixés pour 20 ans. Cela est différent des prix d’électricité des fournisseurs qui changent. Les contrats pour le photovoltaïque sont de 20 ans, au tarif en vigueur à la signature.
| Puissance de l’installation | Tarif d’achat de l’électricité (vente totale) | Tarif d’achat de l’électricité (vente du surplus) |
|---|---|---|
| ≤ 3 kWc | 0,1205 € / kWh | 0,1276 € / kWh |
| 3 à 36 kWc | 0,1249 € / kWh | 0,1318 € / kWh |
En optant pour la vente totale, les propriétaires d’installations solaires gagnent un revenu complémentaire stable sur 20 ans. Cela grâce à des tarifs d’achat attractifs soutenus par l’État français.
Installations solaires résidentielles
Les panneaux solaires photovoltaïques sont une bonne option pour ceux qui veulent produire leur propre électricité renouvelable. Ils permettent aussi de réduire leur facture d’électricité grâce à l’autoconsommation. Installer des panneaux solaires maison devient plus accessible et abordable pour les familles françaises.
Une installation photovoltaïque de 3 kWc coûte entre 6 500 et 11 000 euros en 2024. Les familles qui utilisent l’énergie solaire économisent 1 000 euros par an sur leurs factures. L’investissement devient rentable après environ 7 ans.
Il faut considérer plusieurs éléments pour juger de la rentabilité d’une installation solaire. Cela inclut l’inclinaison, l’orientation du toit et le taux d’ensoleillement. Les cellules photovoltaïques en silicium pur ont une efficacité de 18 à 24 %, ce qui est le meilleur rendement.
Pour bien choisir, il est conseillé de demander des devis à 3 installateurs différents. Les installations solaires durent plus de 30 ans, assurant un bon rendement sur le long terme.
“Il est plus rentable d’installer un panneau solaire photovoltaïque dans une région avec un ensoleillement optimal, ce qui influence la quantité d’électricité produite.”
En choisissant la bonne technologie d’onduleurs, comme un onduleur central, hybride ou des micro-onduleurs, les gens peuvent améliorer la production d’électricité renouvelable de leur installation solaire.
Centrales solaires photovoltaïques
Les panneaux solaires peuvent être utilisés pour créer des centrales solaires ou des fermes solaires. Ces grandes installations se trouvent souvent dans des endroits très ensoleillés. Elles produisent beaucoup d’électricité renouvelable, aidant à changer le monde énergétique.
Les centrales solaires peuvent avoir une grande puissance, de quelques kilowatts à plusieurs mégawatts. Elles se connectent au réseau électrique selon leur taille. Des entreprises comme Technique Solaire créent des solutions innovantes, comme des ombrières solaires ou des bâtiments avec des panneaux.
Les centrales solaires offrent plus que de l’électricité. Elles rendent des terrains inutilisables utiles, apportent des revenus aux propriétaires et créent des emplois locaux. Elles sont aussi très recyclables, avec plus de 95% recyclables à la fin de leur vie.
| Caractéristiques | Valeurs |
|---|---|
| Composition en verre des panneaux solaires photovoltaïques | 75% |
| Temps de retour énergétique des panneaux solaires | 1 à 3 ans |
| Durée de vie garantie minimale des panneaux solaires | 25 ans |
| Taux de recyclabilité des panneaux solaires | 94% |
Les centrales solaires photovoltaïques sont une excellente solution pour l’avenir. Elles produisent de l’électricité durable et renouvelable à grande échelle.
Avantages de l’énergie solaire photovoltaïque
L’énergie solaire photovoltaïque offre de nombreux avantages. Elle est une énergie renouvelable inépuisable et gratuite. Cela la rend une solution durable pour l’avenir. De plus, elle ne pollue pas comme les énergies fossiles, aidant à réduire l’impact environnemental.
Les panneaux solaires sont très durables, avec une durée de vie de 20 à 30 ans. Ils sont aussi recyclables à 95%, ce qui diminue les déchets. Les matériaux utilisés sont abondants et peu toxiques, réduisant l’impact écologique.
Le coût de l’énergie solaire a beaucoup baissé. Cela la rend compétitive. Les investissements sont rapidement amortis grâce aux économies sur la facture d’électricité. Cette technologie modulaire répond aux besoins locaux.
Même si la fabrication des panneaux a un impact, l’énergie solaire est une solution d’avenir. Elle aide à la transition énergétique et combat le changement climatique.
| Avantages de l’énergie solaire photovoltaïque |
|---|
| Énergie renouvelable et inépuisable |
| Production sans émission de pollution |
| Matériaux abondants et peu toxiques |
| Panneaux durables (20-30 ans) et recyclables à 95% |
| Coût de l’énergie en baisse et rentabilité à long terme |
| Technologie modulaire adaptée à la production décentralisée |
En conclusion, l’énergie solaire photovoltaïque est une solution d’avenir. Elle offre de nombreux avantages énergie solaire. Elle permet de produire de l’électricité renouvelable tout en réduisant l’impact environnemental et le coût.
“L’énergie solaire photovoltaïque est la source d’énergie renouvelable qui connaît la plus forte croissance et l’installation la plus rapide dans le monde.”
Limites de l’énergie solaire photovoltaïque
L’énergie solaire photovoltaïque a beaucoup de bons côtés. Mais, elle a aussi des limites importantes. Les panneaux solaires, faits de silicium cristallin, sont lourds et cassants. Ils nécessitent beaucoup d’espace pour être installés.
Leur rendement varie beaucoup selon le temps et le soleil. Cela peut rendre leur efficacité instable.
Un autre gros problème est le stockage de l’électricité qu’ils produisent. Le courant qu’ils créent ne peut pas être stocké facilement. Cela est un grand obstacle technologique.
Enfin, la fabrication des panneaux a un impact sur l’environnement. Même si c’est peu, cela doit être considéré dans l’utilisation de cette énergie.
- Panneaux solaires lourds et fragiles nécessitant de vastes espaces
- Production dépendante des conditions climatiques et d’ensoleillement
- Difficulté de stockage de l’électricité produite
- Impact environnemental et énergétique de la fabrication des panneaux
Malgré ces défis, de nouvelles technologies et améliorations dans la fabrication avancent. Elles aident à limites énergie solaire et réduisent l’impact environnemental des panneaux. Cela ouvre la voie à un avenir plus durable pour cette énergie renouvelable.
“Le défi du stockage de l’électricité reste la principale limite à l’essor de l’énergie solaire photovoltaïque à grande échelle.”
Capacité installée dans le monde
La production d’électricité photovoltaïque grandit vite partout dans le monde. En 2021, elle a atteint 1 000 térawatts-heures (TWh). Cela représente 3,7% de l’électricité mondiale. L’Agence internationale de l’énergie prévoit que cette part augmentera de 7 fois d’ici 2030.
La baisse des coûts des panneaux solaires est un facteur clé. Depuis 2010, les prix ont baissé de 82%. Les politiques favorables dans les grands pays jouent aussi un rôle important.
La Chine mène avec 30% de la production. Les États-Unis suivent avec 16%. L’Europe, surtout l’Allemagne, contribue pour 20%.
Des pays comme l’Inde, le Japon et la France voient aussi une forte croissance. Ils ont des parts importantes dans la capacité installée mondiale.
| Pays | Part de la production mondiale d’électricité photovoltaïque |
|---|---|
| Chine | 30% |
| États-Unis | 16% |
| Europe (principalement Allemagne) | 20% |
| Inde | N/A |
| Japon | N/A |
| France | N/A |
Des réalisations impressionnantes se multiplient. Babcock Ranch en Floride est la première ville américaine alimentée par l’énergie solaire. La plus grande centrale solaire au monde, Noor au Maroc, est un autre exemple.
En 2020, 303 milliards de dollars ont été investis dans les énergies renouvelables. L’essor de la capacité photovoltaïque mondiale ne s’arrêtera pas.
Capacité installée en France
La France a beaucoup développé son parc photovoltaïque récemment. Elle profite de son soleil pour cela. La capacité installée est montée de 182 MW en 2008 à plus de 13 GW en 2022. Elle vise maintenant 20 GW en 2023 et 35 à 44 GW d’ici 2028. Cela aidera à réduire les émissions de gaz à effet de serre.
Le potentiel sur les toitures est énorme, avec 364 Gigawatts (GW) à exploiter. En 2019, le parc photovoltaïque français a produit 11,6 Térawatts-heures (TWh) par an. Il couvre 2.4% de la consommation électrique totale.
La capacité sur les toitures résidentielles a grandi de +64% de 2014 à 2020. Cela représente une augmentation annuelle de +8.5%. En 2019, le solaire a produit autant qu’un quart des réacteurs nucléaires, pour 2.2% de l’électricité française.
| Indicateurs clés | Valeurs |
|---|---|
| Capacité installée en 2022 | 13 GW |
| Objectif pour 2023 | 20 GW |
| Objectif pour 2028 | 35 à 44 GW |
| Potentiel de toitures inexploité | 364 GW |
| Puissance installée en 2019 | 10,1 GW |
| Production annuelle en 2019 | 11,6 TWh |
| Part dans consommation électrique | 2,4% |
| Hausse capacité toiture résidentielle (2014-2020) | +64% |
| Hausse annuelle moyenne (2014-2020) | +8,5% |
La France a encore beaucoup à faire en photovoltaïque, surtout sur les toitures. Elle peut atteindre ses objectifs ambitieux dans les prochaines années.
Conclusion
L’énergie solaire photovoltaïque devient une solution clé pour l’avenir. Elle est inépuisable, peu impacte l’environnement et devient moins chère. Malgré des défis comme le stockage de l’électricité, les progrès technologiques sont prometteurs.
Les prix des panneaux solaires baissent, rendant la technologie plus abordable. Les rendements augmentent, ce qui améliore la conversion de l’énergie solaire. Même si peu peuvent s’offrir ces systèmes, le solaire est vu comme un avenir prometteur.
Il faut continuer à améliorer l’efficacité et la rentabilité de l’énergie solaire. Mais déjà, elle est très avantageuse pour les endroits isolés et pour réduire les factures. L’avenir du photovoltaïque semble plein de promesses avec de nombreux développements à venir.
FAQ
Quels sont les éléments indispensables pour le fonctionnement d’une installation photovoltaïque ?
Qu’est-ce que l’énergie solaire photovoltaïque ?
Comment fonctionne une cellule photovoltaïque ?
Quelles sont les différentes technologies de panneaux solaires ?
Comment se produit la conversion de l’énergie solaire en électricité ?
Quelles sont les technologies émergentes dans le photovoltaïque ?
Qu’est-ce que l’autoconsommation solaire ?
Quels sont les avantages et les limites de l’énergie solaire photovoltaïque ?
Quelle est la capacité installée de l’énergie solaire photovoltaïque dans le monde et en France ?
Liens sources
- https://www.edfenr.com/guide-solaire/comment-fonctionnent-un-panneau-solaire/
- https://www.effy.fr/travaux-energetique/solaire/fonctionnement-panneaux-solaire
- https://www.hellowatt.fr/panneaux-solaires-photovoltaiques/fonctionnement-panneau-solaire-photovoltaique?srsltid=AfmBOooHL5ObmQcNTUY0yu7Pviioz0hYy-rPBUVhCPKtHdFyD2HRTWEb
- https://www.connaissancedesenergies.org/fiche-pedagogique/solaire-photovoltaique
- https://www.alma-solarshop.fr/guides/panneau-solaire/b4/n1/de-quoi-est-composee-une-installation-solaire.html?srsltid=AfmBOooryGOgk-bnZXAbXGRuT9ZkkiHN3uXF6QHlNiuriKJoPN0wIrUv
- https://www.energreen.be/produire-son-energie/panneaux-photovoltaiques/fonctionnement
- https://www.jade-technologie.com/differentes-technologies-de-panneaux-solaires/
- https://www.lamaisonsaintgobain.fr/guides-travaux/renovation-energetique-habitat-durable/fonctionnement-d-un-panneau-solaire-notre-guide-complet
- https://www.ecosources.org/panneau-solaire-photovoltaique
- https://particulier.hellio.com/guide-solaire/tag/fonctionnement-des-panneaux-solaires
- https://www.hellowatt.fr/panneaux-solaires-photovoltaiques/fonctionnement-panneau-solaire-photovoltaique?srsltid=AfmBOornU8C5SRcRLW4kTNi0cjGRw5D5TzBv5t_Xw5ItaRpBFkW84y8j
- https://www.tucoenergie.fr/blog/avancees-technologiques-photovoltaique
- https://photovolt.fr/les-dernieres-avancees-technologiques-dans-le-domaine-du-photovoltaique/
- https://tamesol.com/fr/lavenir-de-lenergie-solaire-innovations-et-tendances-de-la-technologie-photovoltaique-pour-2024/
- https://www.edfenr.com/accueil-particuliers/autoconsommation/
- https://ekwateur.fr/blog/autoconsommation/kit-solaire/
- https://www.monkitsolaire.fr/blog/principe-de-fonctionnement-de-l-autoconsommation-n6
- https://www.edfenr.com/guide-solaire/revente-totale-photovoltaique/
- https://www.qualit-enr.org/solutions/panneaux-solaires-photovoltaiques-en-vente-totale/
- https://www.edfenr.com/guide-solaire/vente-electricite-photovoltaique/
- https://www.les-energies-renouvelables.eu/conseils/photovoltaique/
- https://www.hellowatt.fr/panneaux-solaires-photovoltaiques/fonctionnement-panneau-solaire-photovoltaique?srsltid=AfmBOooQfLy_CJjULdA_Opm0bxHJKCTOtwmkV-SeH07x5K7OUSZZ9XyE
- https://www.gdsolaire.com/une-centrale-photovoltaique-cest-quoi-et-comment-ca-fonctionne/
- https://www.engie-green.fr/enr/fonctionnement-centrale-solaire/
- https://techniquesolaire.com/solaire-photovoltaique/quest-ce-quune-centrale-solaire-photovoltaique/
- https://www.les-energies-renouvelables.eu/conseils/photovoltaique/avantages-panneau-solaire-photovoltaique/
- https://techniquesolaire.com/solaire-photovoltaique/avantages-energie-solaire-photovoltaique/
- https://www.edfenr.com/guide-solaire/inconvenient-panneau-solaire/
- https://conseils-thermiques.org/contenu/panneau-solaire-au-sol.php
- https://www.planete-energies.com/fr/media/article/developpement-solaire-photovoltaique-dans-monde
- https://www.fermesolaire.fr/magazine/lenergie-solaire-dans-le-monde
- https://www.otovo.fr/blog/le-solaire-et-vous/sondage-photovoltaique/
- https://www.les-energies-renouvelables.eu/conseils/photovoltaique/les-chiffres-essentiels-du-photovoltaique/
- https://panneausolairephotovoltaique.wordpress.com/conclusion/
- https://www.otovo.fr/blog/le-solaire-et-vous/panneau-solaire-fonctionnement/
- https://www.aplusenergies.fr/blog/comment-fonctionne-un-panneau-solaire
