Comparatif entre panneaux solaires monocristallins et polycristallins

publié le 28/05/2021 | mis à jour le 18/12/2022 | par Laurie Fouché

Quels sont les différents types de panneaux photovoltaïques ?

Les panneaux solaires monocristallins et polycristallins sont tous deux des panneaux photovoltaïques, c’est-à-dire qu’ils produisent de l’électricité à partir de l’énergie solaire, une énergie propre et inépuisable.

Les panneaux solaires monocristallins et polycristallins

Aujourd’hui, de nombreux consommateurs souhaitent investir dans cette technologie pour avoir chez eux une centrale photovoltaïque, consommer leur propre énergie verte et faire des économies. Il est alors essentiel de déterminer quel panneau solaire choisir, et l’alternative est souvent panneau polycristallin ou panneau monocristallin. Ces deux types de modules représentent actuellement 90 % de tous les panneaux photovoltaïques installés en France.

La différence entre ces deux technologies réside dans le processus de fabrication. Voici comment sont fabriqués les panneaux solaires cristallins :

1. la silice, aussi appelée dioxyde de silicium (SiO₂) est extraite du sol dans des mines dédiées. Ce minéral constitue plus d’un quart de la croûte terrestre et se trouve en quantité variable dans les sables, grès, roches volcaniques et magmatiques ;
2. la silice est ensuite chauffée à de très hautes températures (3 000 °C) et purifiée à l’aide de produits chimiques pour obtenir du silicium pur, détaché des atomes d’oxygène présents dans la silice. Le silicium est l’élément chimique qui permet aux panneaux photovoltaïques de produire de l’électricité grâce à ses propriétés semi-conductrices ;
3. ce silicium pur est alors liquide car très chaud. Pour être utilisé, il doit être refroidi et lors de cette étape, il va se cristalliser.

La différence entre panneaux solaires monocristallins et polycristallins tient à la manière dont le silicium cristallise :

• pour fabriquer des panneaux polycristallins, le silicium est simplement versé dans des cuves de cristallisation pour qu’il refroidisse et se durcisse. La descente en température est contrôlée, pour que le matériau final soit de bonne qualité, mais la cristallisation à l’intérieur de la cuve reste aléatoire. Plusieurs cristaux se forment donc, les uns à côté des autres, à l’intérieur du bloc ;
• le silicium qui entrera dans la fabrication de panneaux monocristallins subit un traitement différent. La cristallisation est bien plus longue et lente, et d’autres produits chimiques sont utilisés dans ce processus. Le but est de créer un bloc de silicium solide constitué d’un seul cristal. Cette étape est alors bien plus longue et complexe à mettre en œuvre.

Les caractéristiques des panneaux solaires monocristallins et polycristallins découlent de cette différence de fabrication : la manière dont le silicium se cristallise donne des propriétés particulières au bloc qui en résulte. Quel que soit le procédé utilisé, le produit qui résulte de cette étape est un lingot de silicium de forme cylindrique et de taille variable, selon l’usage prévu. Ce bloc est alors découpé en fines lamelles de forme ronde. Ces lamelles sont ce que l’on appelle un wafer, et elles sont un élément indispensable de l’électronique moderne.

Un wafer composé de plusieurs cristaux sera utilisé pour fabriquer les cellules photovoltaïques d’un module polycristallin. On les reconnaît à leur surface bleutée hétérogène, les cristaux sont en effet visibles à l’œil nu. Les wafer composés d’un seul cristal seront utilisés pour la réalisation de panneaux monocristallins qui se reconnaissent à leur couleur très foncée, presque noire, et homogène.

Les panneaux solaires nouvelle génération

Si les panneaux solaires cristallins représentent 90 % du marché du photovoltaïque en France, cela signifie que d’autres types de panneaux existent. Le plus courant est le panneau solaire amorphe fabriqué par vaporisation d’une couche mince de silicium sur un matériau comme le verre, l’acier ou le plastique. L’avantage est que la quantité de silicium nécessaire est très faible et permet de créer des panneaux solaires souples ; de plus, ces panneaux produisent de l’électricité même en cas de faible luminosité. Le principal désavantage est le rendement plutôt faible qui reste en dessous des 10 %.

Toutefois, il n’est pas la seule technologie à faire de l’ombre aux panneaux de première génération (polycristallins) et de deuxième génération (monocristallins). La recherche continue dans le photovoltaïque, et les deux avancées les plus notables concernent :

• les films photovoltaïques organiques qui sont des modules produisant de l’électricité mais, qui ne contiennent pas de silicium. Ils contiennent des dérivés de carbone (d’où l’appellation « organique ») imprimés ou déposés par évaporation sous vide sur un matériau plastique. Ces panneaux sont donc très souples, ils résistent extrêmement bien à la chaleur (sans perte de rendement) et peuvent également être transparents et donc s’utiliser sur des surfaces habituellement en verre ou en plexiglas ;
• les panneaux à pérovskites qui font parler d’eux dans le monde de la recherche depuis de nombreuses années. Ces pérovskites sont des composés métalliques qui ont une structure cristalline bien particulière permettant d’augmenter fortement la production d’électricité d’un panneau solaire. Il n’existe pas encore de production industrielle de ces panneaux solaires, car la technologie est nouvelle et doit encore être perfectionnée, mais de nombreux experts s’accordent à dire que modules ont le potentiel de révolutionner la production d’électricité solaire.

Il faut également souligner que de nombreux autres types de cellules photovoltaïques sont actuellement développés et testés dans des centres de recherche scientifique et par des fabricants de panneaux solaires qui souhaitent être les premiers à commercialiser les panneaux solaires du futur.

Toutefois, si ces nouveaux arrivants sur le marché du photovoltaïque sont très intéressants, ils ne sont pas encore adaptés à l’usage domestique. Pour une installation photovoltaïque dans un logement, l’idéal reste aujourd’hui d’investir dans des panneaux polycristallins ou monocristallins. Pour choisir entre ces deux options, plusieurs critères sont à prendre en compte, nous les détaillons ci-dessous.

Rendement des panneaux solaires polycristallins et monocristallins

Comme nous l’avons vu, la production de panneaux monocristallins nécessite plus de temps et d’efforts que les panneaux polycristallins, leur existence doit donc se justifier par un avantage sur leurs prédécesseurs. Cet atout est leur rendement : les cellules photovoltaïques d’un panneau monocristallin sont chacune composée d’un seul cristal ; à l’intérieur, les atomes de silicium sont donc bien rangés, tous dans la même formation, contrairement aux polycristallins où plusieurs cristaux se côtoient. Cette homogénéité de la disposition des atomes dans les panneaux monocristallins a un impact sur le rendement des modules.

Le rendement d’un panneau solaire correspond à la proportion d’énergie solaire qui est transformée en électricité. Le reste de cette énergie est transformé en chaleur puis se dissipe dans l’air. Pour mettre à profit cette production de chaleur, des panneaux solaires aérovoltaïques ont été créés ; ils produisent de l’électricité et récupèrent la chaleur pour l’injecter dans le logement.

Dans le cas d’une installation des panneaux solaires photovoltaïques, c’est le rendement de production d’électricité qui est un critère de choix essentiel. Voici la différence de rendement entre panneaux solaires polycristallins et monocristallins :

• les panneaux solaires polycristallins fabriqués actuellement ont un rendement compris entre 14 et 18 % ;
• les panneaux solaires monocristallins conçus aujourd’hui ont un rendement qui va de 16 à 25 %.

S’il existe bien une différence de rendement entre ces deux technologies, il est toutefois intéressant de noter que les variations dépendent autant du modèle choisi que du type de panneau utilisé. Pour être sûr de faire le bon choix, il faut donc se pencher sur les caractéristiques de chaque module envisagé pour l’installation et d’en dresser un comparatif. En effet, les panneaux solaires monocristallins ayant en général un meilleur rendement, ils sont particulièrement adaptés aux surfaces réduites, notamment pour les installations en toiture. Ils permettent alors d’avoir une puissance installée supérieure à celle obtenue avec des panneaux polycristallins pour une surface identique. Pour se simplifier la vie, il est aussi possible de faire appel à un professionnel qui saura vous conseiller et trouver la meilleure solution dans chaque situation.

De plus, il faut souligner que le rendement effectif d’un panneau solaire ne dépend pas uniquement de ses caractéristiques propres, mais également :

• de la zone géographique où se situe le logement ;
• de l’inclinaison et l’orientation du panneau solaire ;
• du choix fait entre onduleur de chaîne ou micro-onduleurs ;
• de l’installation ou non d’un optimiseur ;
• etc.

Tarif des panneaux solaires monocristallins et polycristallins

Les panneaux solaires monocristallins ayant un processus de production plus long et complexe assorti d’un meilleur rendement, il est naturel de supposer que leur prix est plus élevé que celui d’un panneau polycristallin. Si les tarifs varient selon les marques et modèles, on constate effectivement un écart entre les deux technologies ; pour se faire une idée de l’écart qui peut être attendu, le tableau ci-dessous présente des ordres de grandeur de prix.

Les estimations ci-dessus sont basées sur les tarifs généralement pratiqués et, chaque cas étant unique, il convient de contacter un professionnel pour avoir un devis personnalisé. Les montants alors proposés peuvent sortir des fourchettes présentées ici, notamment si la pose est particulièrement complexe ou au contraire très simple.

Durée de vie et impact environnemental

Au-delà du rendement et du prix, de nombreux consommateurs cherchent à connaître les différences entre panneaux polycristallins et monocristallins en ce qui concerne leur durée de vie et leur empreinte écologique. En effet, la pose de panneaux photovoltaïques est un investissement conséquent et fait pour durer ; il peut alors être financièrement intéressant de payer plus cher pour une installation qui produira de l’électricité pendant plus longtemps.

La durée de vie des panneaux photovoltaïques cristallins (poly- et mono-) est très longue : ces panneaux continuent de générer de l’électricité après 40 ans de fonctionnement ! S’il y a bien une baisse de rendement annuelle, elle est généralement estimée à 0,5 % chaque année. Ces modules peuvent donc être utilisés pendant de très longues années. À ce jour, aucune différence de durée de vie entre panneaux polycristallins et monocristallins n’a été mise en évidence. Attention à ne pas confondre durée de vie et garantie constructeur ; cette dernière est généralement comprise entre 20 et 30 ans, selon les fabricants. Un module qui n’est plus sous garantie peut tout à fait continuer à fonctionner pendant de nombreuses années et augmenter encore la rentabilité du panneau solaire photovoltaïque. Cependant, il est vrai qu’après 25 ans d’utilisation, une baisse de rendement un peu plus forte se fait souvent ressentir.

Un autre critère de choix pour les consommateurs actuels est le bilan environnemental des différents panneaux photovoltaïques. En effet, ils ont bien compris que les nouvelles technologies présentées comme « propres » cachent parfois des réalités peu reluisantes. Il est indéniable que la fabrication de panneaux monocristallins consomme plus d’énergie que pour des modules polycristallins. Cette étape rejette donc plus de CO₂ et recourt à l’utilisation de produits chimiques qui ne sont pas utilisés pour les panneaux polycristallins. Toutefois, les notions d’impact environnemental, d’empreinte écologique ou encore d’empreinte carbone prennent en compte le cycle de vie complet de l’objet considéré. Un panneau photovoltaïque monocristallin peut avoir un impact écologique plus faible qu’un panneau polycristallin si son rendement est suffisamment élevé pour compenser l’énergie supplémentaire nécessaire à sa fabrication. Pour faire le meilleur choix pour l’environnement, il est donc conseillé d’étudier chaque situation au cas par cas : où se trouvera la centrale photovoltaïque ? Quelle sera sa taille ? Quel est le niveau d’ensoleillement ? Quels sont les modèles de panneaux envisagés ? Etc.

Comment choisir entre panneau polycristallin et monocristallin ?

Les différences entre panneaux monocristallins et polycristallins sont assez limitées dans l’ensemble, ce qui complique la tâche du consommateur qui souhaite choisir entre ces deux technologies. Certains n’ont pas le choix et devront forcément opter pour du monocristallin s’ils souhaitent obtenir l’autorisation d’urbanisme pour panneaux solaires obligatoire dans l’immense majorité des cas. En effet, certains documents d’urbanisme (qui régissent ce qui est autorisé en termes de construction et de modification de l’existant) n’autorisent que les panneaux photovoltaïques monocristallins et les panneaux solaires thermiques qui ont tous deux l’avantage d’être de couleur noire homogène et de bien s’intégrer visuellement aux toitures.

Pour les familles qui ont le choix entre polycristallin et monocristallin, il faut se concentrer sur les atouts et défauts de chaque technologie pour trouver celle qui s’adaptera le mieux au projet photovoltaïque envisagé pour le logement.

Enfin, pour les personnes qui ont du mal à se décider, il est possible de faire appel à un installateur de panneaux solaires pour obtenir des conseils personnalisés.

Faire baisser les factures avec l’électricité verte

La pose de panneaux solaires n’est pas la seule option pour les personnes qui souhaitent consommer de l’électricité verte ou faire baisser leurs factures d’électricité. Dans certains cas, il est même possible de faire les eux en même temps, sans rien changer aux habitudes de consommation de la famille. Pour cela, il suffit de comparer les contrats d’électricité proposés par les différents fournisseurs. En effet, depuis 2007, les particuliers peuvent choisir librement leur fournisseur d’électricité et de gaz. Le changement de fournisseur est gratuit, sans coupure et sans changement de qualité de l’énergie consommée dans le logement. Le compteur reste le même, et toutes les offres pour particuliers sont sans engagement : il est possible d’en changer à tout moment, sans frais. Pour se faire accompagner dans le choix du meilleur fournisseur dans chaque cas, les conseillers énergie de Choisir.com sont aussi joignables par téléphone.