Même si les cellules photovoltaïques peuvent fonctionner de manière indépendante, il est plus intéressant de les assembler en modules photovoltaïques comme expliqué ci-après.

Tout d’abord, il faut savoir qu’il y a plusieurs façons de produire un panneau/module solaire photovoltaïque :

- artisanalement

- semi-automatiquement

- automatiquement

Production artisanale

Contrairement à celle d’un panneau solaire thermique, la production artisanale d’un panneau solaire photovoltaïque est beaucoup plus couteuse et ardue du fait d’une part de la fragilité des cellules et d’autres part de la complexité des opérations à réaliser soi-même.

Cependant, energies2demain vous propose des solutions pour fabriquer soi-même son panneau solaire photovoltaïque développées sur cette page.

Production industrielle

Voici donc les processus industriels les plus courants en matière de production de modules solaires.

Les grandes lignes diffèrent peu si ce n’est par du fait que certaines opérations sont réalisées par des machines à la place des hommes lors d’une production automatique

Voici donc une description assez précise de la procédure usuelle de production pour une usine semi-automatique. Cette procédure peut différer légérement suivant les moyens et techniques invoqués :

Première étape : Arrivée des cellules

Les cellules n’étant pas focrément produites sur place, elles viennent d’entreprises spécialisées dans la fabrication de cellules photovoltaïques comme Enersol ou Q-Cells, entreprises allemandes.

Généralement, les cellules arrivent par palettes de 30 caisses contenant 400 ou 500 cellules chacune, ce qui fait 12000 à 15000 cellules par palette.

Deuxième étape: Controle des cellules et soudure des “tabs”

Les cellules sont contrôlées par une personne en visuel, tactile et auditif. La même opération peut être effectuée par une machine par un contrôle caméra et un test de résistance à la pression.

Par la suite, plusieurs opérateurs soudent deux « tabs » (ou lamelles d’étain) sur la partie supérieure de la cellule.

Contrôle des cellules à l'arrivée

Table de soudure des lamelles supérieures

Un “tab” est une lamelle de cuivre/étain qui fait la jonction électrique entre les cellules et qui se soude avec de l’étain et pour qu’il adhère mieux, un peu de fluide pour soudure.

Troisième étape : Montage des « strings » et test

Après la soudure une par une, les cellules sont soudées dix par dix (par exemple) pour faire un “string”.

Les opérateurs travaillant sur ces postes peuvent retourner facilement les cellules pour souder de chaque coté et tester.

Soudure d'un string

Dispositif de mesure de puissance

De plus, sur ces tables, on effectue un premier contrôle de puissance électrique pour vérifier qu’il n’y a pas eu de problème pendant le montage. Quand un « string » est terminé, l’opérateur le stocke dans un charriot, recouvrant chaque “string” avec une feuille de papier plastique pour le protéger.

Quatrième étape: Montage de la “matrix”, test et montage du panneau

Les charriots pleins de “strings” arrivent aux tables de montage de la matrix. Les opérateurs posent les “strings” les uns à coté des autres et les soudent entre eux, en respectant le schéma électrique nécessaire au bon fonctionnement du panneau.

Une fois soudée, la “matrix” est soulevée par des ventouses qui absorbent chaque cellule. Ainsi, les cellules se placent au dessus de la table suivante pour le deuxième test de puissance électrique.

Test de la matrice

Pose des feuilles d'EVA

Toujours soulevées, les cellules sont relachées sur la troisième et dernière table, sur une plaque de verre recouverte d’une feuille d’EVA (Ethylene Vinyl Acetate). On ajoute ensuite une autre feuille d’EVA et enfin la feuille de Tedlar (Polycarbonate).

Les cellules sont scotchées pour ne pas bouger durant la prochaine étape. Une fois prets, les modules sont mis en attente sur des charriots.

Cinquième étape: Laminage

Les modules en attente sont mis sur la table d’entrée de la lamineuse. On mets trois modules (fonction du type de machine) qui sont contrôlés avant d’entrer dans la machine. On contrôle les soudures, le sens de connexion, la présence de corps étrangers,…

Ensuite, débute le processus de laminage qui consiste à chauffer les modules et en même temps à les plaquer pour qu’ils deviennent très fins et sous vide. D’abord, le module entre dans la zone de laminage. La temperature monte jusqu’à 142 °C (fonction de la régulation utilisée) pendant que l’on impose une pression de 0 bars en bas et 1 bar en haut pendant 720 secondes.

Modules sur la table d'entrée du lamineur

Partie centrale du lamineur

Après vient l’étape de refroidissement nécessaire pour pouvoir sortir les modules après le laminage. Lors de cette étape, on abaisse la température des modules jusqu’à température ambiante avec de l’eau à 20°C pendant 600 secondes.

Enfin, les panneaux sortent sur une table identique à la table d’entrée et vont à la prochaine étape ou sont stockés à côté du lamineur. Au total, le processus de laminage dure 19,5 minutes (dans ce cas là) et il y a en permanence trois modules dehors et six dedans.

Sixième étape: Coupe et pose de boite

A la sortie du lamineur, les panneaux sont prets à produire de l’électricité mais non propres à la vente. En effet, quand l’EVA et le Tedlar sont laminés, il y a de la matière en trop et donc il faut couper l’excedent. Pour cela, le panneau est posé sur une table avec ventouses pour aspirer le panneau de telle sorte qu’il ne bouge pas pendant que deux opérateurs coupent au cutter. Le panneau coupé passe ensuite sur la table des boites de connexions.

Table de découpe de l'excedent de matière

Pour poser les boites de jonction, on décolle les “tabs” et les coupe pour qu’ils rentrent mieux dans la boite. Avec des pinces, on leur donnent une forme plate puis on met un morceau de tube de plastique sur chaque « tab » pour les protéger de l’humidité.

Ensuite, on prend une boite de connexion, on la silicone et la colle sur la partie arrière du panneau. Une fois collée, les « tabs » sont connectés dans la boite. Une fois prets, les panneaux sont stockés dans des charriots.

Septième étape: Encadrement, test et stockage

Pour protéger le module des chocs, on pose un cadre aluminium siliconé et posé par une machine spéciale qui presse le cadre contre le panneau. Après l’encadrement, le module passe au dernier test de puissance électrique qui détermine sa puissance maximale effective.

Test de puissance effective

Stockage des modules terminés

Avec ce test, on obtient aussi une etiquette adhésive que l’on colle sur le panneau et qui donne toutes les caractéristiques du panneau (Uoc, Icc, Pmax,…).

Une fois terminés, les panneaux attendent sur le coté pour être mis sur palettes qui iront directement chez le client ou qui passeront d’abord en zone de stockage.

Exemple d’implantation d’usine

Voici un schéma d’exemple d’usine basé sur une usine existante :

Implantation usine