Le soleil envoie un rayonnement électromagnétique sur la Terre. Il est composé d'infrarouges (46%), de la lumière visible (48%) et des ultra-violets (6%). La Terre n'est pas toute ensoleillée de la même façon. Voici une carte présentant l'ensoleillement des différentes zones de la Terre :

L'ensoleillement est mesuré en kWh. L'ensoleillement total de la Terre est de 1,6.1018 kWh ce qui correspond à 15 000 fois la consommation mondiale d'énergie.

On remarque que la France a un ensoleillement moyen de 1 kWh/m². Cette information nous sera utile ultérieurement.

Les panneaux solaires convertissent l'énergie lumineuse en énergie électrique. Les panneaux solaires sont composés de cellules photovoltaïques. Ces cellules sont constituées de matériaux semi-conducteurs qui peuvent libérer leurs électrons sous l'action d'une énergie (ici l'énergie lumineuse). La libération des électrons des matériaux constituants les cellules sous l'action des photons permet ainsi la production d'un courant électrique.

Il existe trois types de cellules photovoltaïques :
Les cellules monocristallines : elles sont constituées d’un cristal à deux couches, le plus souvent du silicium. Elles ont un rendement entre 15 et 22 % mais elles sont chères à fabriquer.
Les cellules poly-cristallines : elles sont constituées de plusieurs cristaux, ce qui diminue leur prix de fabrication. Cependant leur rendement n’est que de 10 à 13 %.
Les cellules amorphes : elles ont un rendement très faible (5 à 10 %) mais leur prix est très bas.

Les cellules poly-cristallines, les plus utilisées de nos jours, ont un rendement compris entre 10 et 13%. Cela veut dire que si elles reçoivent une énergie solaire de 1000 W, elles produiront une énergie 10 fois moindre, 100 W.
Un panneau solaire est constitué de cellules photovoltaïques reliées en série. Une cellule délivre une tension de 0,5V quand elle est éclairée. Pour obtenir une tension plus élevée, on assemble les cellules en série. Un panneau solaire peut délivrer une tension de 21,5V.

Pour produire du courant de plus forte tension, 220 V par exemple, il faut passer par un onduleur.

L’illustration suivante décrit en elle-même toutes les étapes nécessaires à la fabrication d’un panneau solaire :

La production de cellules photovoltaïques demande beaucoup d'énergie et n'est donc pas totalement propre. Il faut environ cinq ans pour qu'une cellule photovoltaïque produise l'énergie qui a été nécessaire à sa fabrication.

Les huit plus grandes entreprises fabricant des panneaux solaires sont : Sharp, Kyocera, BP Solar, Astropower, RWE Schott Solar, Siemens, Sanyo et Solarex.Ces entreprises sont pour la majorité Allemande ou Japonaise car se sont dans ces pays que l'énergie photovoltaique est la plus développée

A – Les types d’énergie

Quels sont les différentes sources d’énergie ?

Tout d’abord, il y a différentes sources d’énergie bien distinctes :
- Les énergies fossiles qui regroupent le charbon, le pétrole et le gaz naturel. En effet, ces énergies proviennent toutes de la matière vivante. Leur utilisation a largement augmenté au cours du XIXème siècle avec les débuts de la Révolution Industrielle.

- L’énergie nucléaire avec la fission qui consiste à casser des noyaux lourds sous l’action d’un neutron. Cette énergie est donc très récente.
- Les énergies renouvelables qui concernent l'énergie solaire ou photovoltaïque, l'énergie éolienne, l'énergie hydraulique, l'énergie géothermale, la biomasse et l'énergie des déchets. Elles paraissent inépuisables sur de grandes échelles de temps ce qui leur vaut la qualification de « renouvelables ».
Cependant, d’ici une cinquantaine d’année, la population devant atteindre 9 milliards d’habitants la consommation dans des pays comme la France devrait encore augmenter.
En 2020, la consommation d’énergie en France pourrait augmenter de 30 % par rapport à 2000 si rien n’est fait.
Enfin, la consommation pourrait rester stable si la France respecte le protocole de Kyoto et utilise plus efficacement l’énergie produite.

Même si la consommation augmente, les sources principales d’énergie restent les mêmes : pétrole et électricité primaire (nucléaire par exemple).

Cependant, les énergies renouvelables tentent d’être plus utilisées afin de ralentir l’épuisement des stocks des autres sources d’énergies.

On sait que de nos jours l’énergie solaire reçue sur la Terre est 15 000 fois supérieure à la quantité d’énergie consommée dans le monde. Ainsi, capter 0,01% de cette énergie pourrait théoriquement permettre de stopper net la production de toutes les autres énergies (pétrole, gaz, charbon,…).

Aujourd’hui, la production en énergie photovoltaïque semble relativement faible en France. En effet elle ne dépasse pas les 2,32 Ktep (27 GWh). Cette production semble et reste encore anecdotique. De plus, 1/3 de cette production est raccordée au réseau. Les 2/3 restants ne le sont pas.
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Il faut d’abord savoir que la production annuelle d’un panneau photovoltaïque en France est d’environ 100 kWh/m². De plus la production française en électricité est d’environ 550 TWh.

Cela n’est en fait pas considérable par rapport a la surface du territoire (500 000 km²). En fait une telle installation ne représente qu’un pour-cent du territoire français. Ce n’est rien en comparaison de la surface bâtie en France qui est de plus de 10 000 km².

Il suffirait donc de couvrir seulement la moitié des toits de panneaux solaires pour subvenir aux besoins en électricité dans toute la France.
En couvrant 1 % du territoire de panneaux solaires on pourrait donc théoriquement produire toute l’électricité utilisée en France.

On peut donc imaginer qu’il est possible de produire toute l’électricité consommée grâce aux seuls panneaux solaires, ce qui représente 42 % de la consommation totale d’énergie. Il semble donc intéressant d’implanter des panneaux solaires afin de réaliser des économies d’énergie, et par la même occasion d’argent car le nucléaire coûte cher.