Comment fonctionne le photovoltaïque ? Simplement expliqué

Comment l’électricité est-elle produite à partir de la lumière du soleil ?

Le cœur est un effet physique qui se passe de la moindre pièce mobile : l’effet photovoltaïque. Si la lumière du soleil frappe une cellule solaire, une tension électrique y est créée – et dès qu’un consommateur est connecté, le courant coule.

Une cellule solaire se compose le plus souvent de silicium, ce qu’on appelle un semi-conducteur. Lors de la fabrication, le silicium est divisé en deux couches très fines avec des propriétés légèrement différentes. À leur frontière se forme un champ électrique interne. Les particules de lumière du soleil, les photons, portent de l’énergie. Lorsqu’ils frappent la cellule, ils libèrent des électrons de leurs liaisons. Le champ interne fait en sorte que ces électrons se déplacent dans une direction précise, au lieu de se dissiper simplement. Si l’on relie l’avant et l’arrière de la cellule par un conducteur, un flux dirigé d’électrons naît – le courant électrique.

Important pour comprendre : rien n’est brûlé et rien n’est bougé. Une cellule solaire n’a pas de moteur, pas de turbine, pas de piston. Elle fonctionne tant que la lumière tombe dessus et est par conséquent extrêmement durable et nécessite peu d’entretien. L’effet lui-même n’est pas une invention récente ; il a été découvert dès le 19e siècle. Ce qui est nouveau, c’est la façon dont la technologie est devenue bon marché et efficace ces dernières années.

Une seule cellule ne fournit qu’une petite tension. Ce n’est qu’avec beaucoup de cellules, connectées en série et emballées à l’abri des intempéries derrière une vitre, que naît un module solaire, tel que vous le connaissez sur les toits. Plusieurs modules ensemble forment l’installation.

De quelles parties se compose une installation photovoltaïque ?

Une installation est plus simple que beaucoup ne le pensent. Quatre composants forment la structure de base, auxquels s’ajoutent selon les souhaits une batterie de stockage et une commande.

Les modules sont la pièce maîtresse visible. Quelle technologie de cellule est aujourd’hui le standard et en quoi les types se différencient est traité dans l’article Monocristallin ou polycristallin ? ; vous trouverez un aperçu complet de tous les composants sous Structure d’une installation solaire.

Le système de montage est souvent sous-estimé. Il doit maintenir les modules en toute sécurité sur des décennies, ne doit pas rendre le toit perméable et doit être adapté au type de toit – un toit en tuiles se fixe différemment d’un toit plat ou en tôle. C’est précisément là qu’en pratique, un travail sérieux se sépare d’un travail rapide. Sur des toits anciens en éternit par exemple, nous clarifions d’abord la question de l’amiante avant de poser la moindre glissière.

Quels types de modules y a-t-il – et qu’est-ce qui est standard aujourd’hui ?

La très grande majorité des modules sur les toits suisses sont composés de silicium cristallin. Au sein de cette famille, la construction monocristalline s’est imposée, reconnaissable à son aspect uniformément sombre, souvent noir.

Grosso modo, on distingue deux types cristallins. Les cellules monocristallines se composent d’un cristal uniforme, travaillent un peu plus efficacement et dominent aujourd’hui le marché. Les cellules polycristallines avec leur structure aux reflets bleutés étaient autrefois courantes, mais ne jouent quasiment plus de rôle dans les nouvelles installations. À côté de cela, il existe des modules à couches minces qui, cependant, se trouvent rarement sur des habitations.

Pour la pratique, cela signifie : le type de module est rarement la question décisive. La qualité, les conditions de garantie et l’adéquation au toit et à l’onduleur sont plus importantes. Un module moderne fournit aujourd’hui environ 400 à 450 watts et mesure près de deux mètres carrés ; son rendement, c’est-à-dire la part de la lumière du soleil qui est convertie en électricité, se situe dans la fourchette d’environ 20 à 22 pour cent – avec une tendance à la hausse au fil des ans. Les différences des types de cellules sont approfondies dans l’article Monocristallin ou polycristallin ?, le classement du rendement dans l’article Rendement des modules solaires.

Pourquoi l’installation fournit-elle du courant continu – et à quoi sert l’onduleur ?

Les cellules solaires génèrent toujours, pour des raisons physiques, du courant continu (DC) : un courant qui coule de manière constante dans une direction. Mais votre réseau domestique et le réseau public travaillent avec du courant alternatif (AC) – en Suisse avec 230 volts et 50 hertz. Pour que le courant solaire soit utilisable dans le ménage, il doit être converti. C’est la tâche principale de l’onduleur.

Mais l’onduleur peut faire plus que seulement convertir. Il fait en sorte que les modules fonctionnent toujours à leur point de fonctionnement optimal, c’est-à-dire qu’il tire le maximum de chaque condition d’éclairage. Il surveille l’installation et signale les dérangements. Et il endosse une fonction de sécurité : si le réseau public tombe en panne, il déconnecte automatiquement l’installation afin qu’aucun courant ne s’écoule dans un réseau soi-disant mort et que personne ne soit mis en danger. Pourquoi cela signifie en même temps qu’une installation standard ne continue pas à fonctionner lors d’une panne de courant, nous le clarifions plus bas.

L’onduleur est le composant qui, dans la vie de l’installation, sera le plus probablement remplacé une fois – les modules tiennent généralement plus longtemps. Comment il travaille en détail et ce qui compte lors du choix, vous le lisez sous L’onduleur expliqué.

Que se passe-t-il avec l’électricité que vous ne consommez pas immédiatement ?

L’électricité produite prend un chemin clair, et ce chemin décide de la rentabilité de toute l’installation. D’abord, le courant solaire couvre la consommation actuelle dans la maison : réfrigérateur, cuisinière, lave-linge, télétravail, une pompe à chaleur ou la voiture électrique en charge. Seul ce qui va au-delà quitte la maison.

Ce surplus coule via le compteur dans le réseau public. Le gestionnaire de réseau, c’est-à-dire votre usine électrique locale, le rétribue avec le tarif de reprise. À l’inverse : si l’installation fournit trop peu la nuit ou lors de journées d’hiver maussades, vous soutirez de l’électricité normalement du réseau. Le compteur bidirectionnel retient les deux directions séparément.

Le point économique derrière cela est décisif, et il est souvent mal compris. L’électricité autoconsommée a plus de valeur que celle qui est injectée. Car un kilowattheure utilisé soi-même remplace l’électricité du réseau onéreuse, alors que le kilowattheure injecté ne rapporte que le tarif de reprise – généralement inférieur. C’est pourquoi il vaut la peine d’utiliser soi-même autant d’électricité propre que possible. Les tarifs de reprise des usines de notre région sont comparés dans l'Aperçu des tarifs de reprise ; l’article Optimiser l’autoconsommation montre quels leviers augmentent l’autoconsommation.

L’ampleur de la part utilisée soi-même est décrite par le taux d’autoconsommation. Dans une maison individuelle typique sans batterie de stockage, il se situe à titre indicatif à environ un quart à un tiers de la production annuelle – le reste est injecté. Avec une batterie de stockage et des consommateurs pilotables comme une pompe à chaleur ou une borne de recharge, cette part peut souvent être portée à la moitié ou plus. Il n’y a pas non plus de chiffres fixes ici : la valeur dépend fortement du moment de la journée où l’électricité est utilisée.

C’est ici qu’intervient la batterie de stockage. Elle absorbe le surplus de midi et le restitue le soir, quand le soleil est parti et que la consommation augmente. Cela permet d’augmenter nettement la part de l’électricité autoconsommée. Savoir si cela est rentable au cas par cas est une autre question – le classement à ce sujet est fourni par l’article Stockage d’électricité en Suisse.

Combien d’électricité une installation solaire produit-elle en Suisse ?

À titre indicatif pour le Plateau et la région de Zurich, une installation bien planifiée fournit environ 950 à 1’100 kilowattheures par kilowatt de puissance installé et par an. Une installation de 10 kWc produit donc en gros 9’500 à 11’000 kWh annuellement. C’est un ordre de grandeur, pas une promesse : le rendement réel dépend de l’orientation, de l’inclinaison du toit, de l’ombrage et de la météo.

Valeurs indicatives, état : juillet 2026. L’évaluation individuelle de l’emplacement fait foi ; un calcul de rendement pour votre toit fournit des valeurs engageantes.

Deux choses surprennent régulièrement les propriétaires de maisons. Premièrement, un toit Est-Ouest est souvent meilleur que sa réputation : il fournit certes au total un peu moins qu’un toit Sud idéal, mais répartit l’électricité de manière plus plate sur la journée – le matin et le soir, donc quand elle est réellement consommée dans le ménage. Pour l’autoconsommation, c’est un avantage. Deuxièmement, l’ombrage pèse plus lourd que le point cardinal. Une seule cheminée ou un arbre peut, s’il est mal placé, coûter un rendement perceptible.

Un exemple rend l’ordre de grandeur tangible : sur une maison individuelle avec environ 50 mètres carrés de surface de toit bien utilisable, on peut souvent installer une installation d’environ 8 à 10 kWc. À titre indicatif, cela correspond grossièrement à une production annuelle de 8’000 à 11’000 kWh – mathématiquement plus que ce que beaucoup de ménages consomment dans l’année. Le hic réside dans la répartition : l’électricité est produite de manière inégale sur l’année et sur la journée, pas toujours au moment où elle est nécessaire. Combien en reste réellement dans la maison, c’est le profil de consommation qui en décide – et c’est exactement là que batterie, pompe à chaleur et voiture électrique interviennent.

Vous pouvez estimer grossièrement la surface dont vous avez besoin : par kilowatt de puissance, on compte actuellement avec environ 5 à 7 mètres carrés de surface de toit, selon la puissance du module. Le portail officiel toit-solaire.ch offre une première estimation gratuite pour pratiquement tous les bâtiments en Suisse – comment vous lisez correctement les indications est expliqué dans l’article Bien utiliser toit-solaire.ch. Ce qui s’accumule finalement en investissement et rendement est classé par l’article Combien coûte une installation solaire ?.

Le photovoltaïque fonctionne-t-il aussi par temps couvert, en hiver et avec de la neige ?

Oui – mais avec un rendement nettement différent. Les modules solaires n’utilisent pas seulement la lumière directe du soleil, mais aussi la lumière diffuse d’un ciel couvert. Lors d’une journée maussade, la puissance chute toutefois fortement, selon la couverture nuageuse, à une fraction du maximum. L’installation fournit néanmoins de l’électricité, mais simplement moins.

Considéré sur l’année, la majeure partie du rendement tombe dans le semestre d’été. Le soleil est plus haut, les jours sont plus longs. En hiver, c’est l’inverse : position basse du soleil, journées courtes, brouillard fréquent sur le Plateau. Une petite consolation tirée de la physique : le froid fait du bien aux modules, car ils travaillent plus efficacement à des températures basses que dans la chaleur estivale. Lors d’une journée d’hiver claire et froide, une installation sans neige peut fournir étonnamment beaucoup.

S’il y a de la neige sur les modules, la production s’arrête jusqu’à ce qu’elle glisse ou fonde. Sur les toits inclinés, cela se fait le plus souvent tout seul. Nous déconseillons de déneiger les modules à la main – le risque pour les personnes et l’installation est hors de proportion avec le rendement des quelques jours concernés. Plus d’informations à ce sujet dans l’article Neige sur l’installation solaire.

Quelle est la différence entre le photovoltaïque et le solaire thermique ?

Ces deux sont souvent confondus, et la distinction est fondamentale. Le photovoltaïque génère de l’électricité à partir de la lumière du soleil. Le solaire thermique génère de la chaleur : des capteurs chauffent un liquide qui soutient l’eau chaude ou le chauffage. L’un fournit de l’électricité, l’autre de la chaleur – deux techniques différentes sur le même toit.

En pratique, cela soulève la question légitime de savoir ce qui convient à une maison individuelle. Notre expérience : pour la plupart des maisons, le photovoltaïque est aujourd’hui le choix le plus flexible. L’électricité a de multiples usages : pour le ménage, pour une pompe à chaleur et pour la voiture électrique. Une pompe à chaleur alimentée par son propre courant solaire couvre au final aussi les besoins en chaleur, souvent de manière plus économique qu’une installation thermique séparée. Le solaire thermique a sa raison d’être, par exemple pour des besoins importants et constants en eau chaude, mais il est devenu un cas plus spécifique.

Comment s’articulent photovoltaïque, batterie, pompe à chaleur et voiture électrique ?

Une installation photovoltaïque déploie tout son potentiel lorsqu’elle n’est pas isolée. La raison réside dans son rythme journalier : la majeure partie de l’électricité est produite autour de midi, souvent lorsque l’activité du ménage est la plus faible. Tout l’art consiste à faire concorder cette production et la consommation.

Pour ce faire, il existe plusieurs éléments. Le système de stockage reporte l’électricité de midi vers le soir. Une pompe à chaleur est un gros consommateur, facile à piloter : elle peut fonctionner en journée et utiliser le bâtiment ou le chauffe-eau comme tampon. Une voiture électrique se recharge idéalement quand le soleil brille. Ensemble, ces éléments augmentent l’autoconsommation, et donc le cœur de la rentabilité de l’installation.

Il n’est pas nécessaire de tout réaliser en même temps. Beaucoup commencent par l’installation photovoltaïque et la complètent par la suite. L’important est d’anticiper dès le départ cette extension future, par exemple en préparant le câblage d’une borne de recharge. L’interaction entre ces différents éléments est détaillée dans nos articles Combiner pompe à chaleur et photovoltaïque et Recharger sa voiture électrique à l’énergie solaire.

Comment l’installation est-elle raccordée au réseau ? Annonce, compteur et mise en service

Avant qu’une installation ne puisse fournir de l’électricité, quelques démarches formelles sont nécessaires. L’entreprise spécialisée s’occupe de la majeure partie d’entre elles. Il s’agit essentiellement de l’inscription auprès du gestionnaire de réseau, du compteur adéquat et de l’autorisation de mise en service.

L’installateur soumet d’abord une demande de raccordement à la compagnie d’électricité compétente. Celle-ci vérifie si le raccordement domestique supporte l’injection. Ensuite, si ce n’est pas encore fait, un compteur bidirectionnel est installé ; il enregistre séparément la consommation et l’injection. Après le montage, un spécialiste agréé contrôle l’installation et délivre le certificat de sécurité ; c’est seulement alors que l’installation est raccordée au réseau. Pour obtenir une subvention, vous déposez également une demande de rétribution unique auprès de Pronovo, démarche indépendante du raccordement au réseau.

Cela ressemble à beaucoup de paperasse, et c’est en partie vrai. En pratique, l’installateur coordonne les rendez-vous avec la compagnie d’électricité, et le processus administratif est bien rodé. L’article L’installation solaire étape par étape décrit les différentes étapes et leur durée habituelle ; vous trouverez les détails sur les subventions sous Inscription chez Pronovo et Aperçu des subventions.

Quelle est la durée de vie de la technique et quel est son besoin en entretien ?

Une installation solaire ne comportant pratiquement aucune pièce mobile, elle est robuste. Les modules sont conçus pour durer 25 à 30 ans et plus, et les fabricants accordent de longues garanties de performance. Leur rendement ne diminue que lentement au fil des ans : cet effet appelé dégradation se situe pour les modules modernes aux alentours d’un demi-pourcent par an. Après 25 ans, un module fournit donc généralement encore une grande partie de sa puissance initiale. Plus de détails dans l’article Dégradation des panneaux solaires.

L’entretien en cours d’exploitation est minime. Sur les toits inclinés, la pluie nettoie les panneaux presque d’elle-même. Un coup d’œil régulier au système de surveillance permet de s’assurer que tout fonctionne. L’onduleur est, comme nous l’avons mentionné, le composant dont la durée de vie est la plus courte et il est généralement remplacé une fois. L’article Entretenir son installation solaire décrit concrètement comment se déroulent la maintenance et l’exploitation.

Sources : Office fédéral de l’énergie OFEN, SuisseEnergie, Swissolar, toit-solaire.ch (OFEN / swisstopo).

Dernière mise à jour : 9 juillet 2026 · Auteur : Rédaction ecoEn