Un panneau hybride PVT superpose des cellules photovoltaïques à un absorbeur thermique dans un seul module : les cellules transforment la lumière du soleil en électricité tandis que l'absorbeur collé à leur face arrière capte la chaleur que les cellules ne peuvent pas utiliser et la transfère à un fluide en circulation. L'extraction de cette chaleur maintient les cellules 10–20 °C plus froides, ce qui ajoute environ 3–8 % de production électrique, tout en fournissant de l'eau chaude utilisable sur la même surface de toiture.
Quelles sont les couches d'un panneau PVT ?
Un capteur hybride PVT est un module photovoltaïque et un absorbeur solaire thermique intégrés dans un même cadre. De la face exposée au soleil vers l'arrière, les couches fonctionnent ensemble comme un seul dispositif énergétique :
| Couche (de haut en bas) | Fonction |
|---|---|
| Verre solaire trempé | Protège les cellules et laisse passer la lumière du soleil |
| Cellules PV encapsulées | Convertissent environ un cinquième de la lumière du soleil en électricité |
| Absorbeur conducteur de chaleur | Évacue la chaleur rejetée par les cellules |
| Canaux de fluide | Transportent le glycol ou l'eau qui véhicule la chaleur |
| Isolation arrière ou face arrière ouverte (selon le modèle) | Oriente le panneau vers la production thermique ou électrique |
| Cadre, câblage et raccords hydrauliques | Connecteurs PV standard plus raccords de départ et de retour |
Électriquement, le panneau se comporte comme un module PV ordinaire et se raccorde à un onduleur de chaîne ; hydrauliquement, il se comporte comme un capteur solaire et se raccorde à une boucle fermée.
Comment un seul panneau produit-il deux énergies à la fois ?
Les cellules PV cristallines ne transforment qu'environ 20–22 % de la lumière du soleil en électricité : la majeure partie de l'énergie solaire devient de la chaleur à l'intérieur de la cellule. Un module PV classique laisse simplement cette chaleur se dissiper au vent. Dans un module PVT, l'absorbeur laminé contre les cellules la conduit au contraire dans le fluide en circulation : un seul mètre carré de toiture fournit ainsi deux productions simultanées, du courant continu vers l'onduleur et de la chaleur à 25–60 °C vers un ballon, une piscine ou un circuit de source de pompe à chaleur. Aucune production n'interrompt l'autre ; elles fonctionnent en parallèle dès que le soleil brille.
Pourquoi refroidir les cellules PV augmente-t-il la production d'électricité ?
Parce que le silicium fonctionne mieux à basse température. Les cellules cristallines perdent environ 0,3–0,5 % de leur production par degré au-dessus du point de référence de 25 °C, et un module de toiture non refroidi fonctionne couramment 30–40 °C au-dessus de la température ambiante en été. L'extraction de chaleur d'un panneau PVT maintient les cellules 10–20 °C plus froides qu'un module équivalent non refroidi, ce qui se traduit par environ 3–8 % d'électricité en plus sur l'année. La physique est détaillée dans les panneaux solaires produisent-ils plus d'électricité lorsqu'ils sont refroidis.
Où va la chaleur captée ?
Le côté thermique se raccorde comme n'importe quel circuit solaire thermique : un groupe de transfert fait circuler le fluide dans le champ de panneaux et transmet la chaleur à un serpentin de ballon d'eau chaude, à un échangeur de piscine ou au côté source d'une pompe à chaleur eau glycolée/eau. La configuration avec pompe à chaleur, où le panneau remplace l'unité extérieure ou la sonde géothermique, est l'application qui progresse le plus vite et est expliquée dans comment un panneau PVT fonctionne comme source de pompe à chaleur. Les températures de sortie typiques selon la saison sont traitées dans quelle température d'eau un panneau PVT produit-il.
Quel est le rendement global d'un panneau PVT ?
En comptant les deux productions, un panneau PVT fournit 3 à 4 fois l'énergie totale d'un module PV simple de même surface lorsque la chaleur est réellement utilisée : électricité plus chaleur peuvent ensemble dépasser 60 % de conversion de la lumière du soleil incidente, contre environ 20 % pour le PV seul. La technologie est établie, et non expérimentale : le rapport Solar Heat Worldwide de l'IEA SHC montre bien plus d'un million de mètres carrés de capteurs PVT installés dans le monde, et l'IEA SHC Task 60 documente des installations suivies dans toute l'Europe. Solimpeks produit des panneaux hybrides PV-T à Konya depuis 2008 ; l'actuel PV-T 590 porte une puissance électrique nominale de 590 Wp, détient la certification Solar Keymark par Kiwa Cermet Italia (licence 16918 Rev.0) et la certification de module PV selon IEC 61215/61730-1 (16917 Rev.0). La question de savoir si la production combinée justifie le panneau pour votre bâtiment est examinée honnêtement dans les panneaux PVT sont-ils meilleurs que le PV simple.
Questions fréquentes
Un panneau PVT produit-il encore de l'électricité si je n'utilise pas la chaleur ?
Oui : la partie PV fonctionne indépendamment, comme un module normal. Mais si le circuit thermique n'extrait jamais de chaleur, vous perdez le bénéfice du refroidissement et le panneau fonctionne aux températures d'un PV conventionnel : l'intérêt économique dépend donc d'un véritable besoin de chaleur, comme l'eau chaude, une piscine ou une source de pompe à chaleur.
Les panneaux PVT fonctionnent-ils par temps nuageux ?
Oui. Les cellules PV produisent à partir de la lumière diffuse avec une puissance réduite, et l'absorbeur capte encore de la chaleur basse température. Les panneaux PVT non vitrés échangent aussi de la chaleur avec l'air ambiant, ce qui explique qu'ils restent utiles comme source de pompe à chaleur même par temps couvert.
Les panneaux PVT peuvent-ils remplacer à la fois les modules PV et les capteurs solaires thermiques ?
Sur les toitures où la place est comptée, oui : c'est leur principal avantage, un seul champ de panneaux fournissant les deux productions sur la même surface. Là où la surface de toiture est illimitée, le PV et le thermique séparés peuvent être dimensionnés indépendamment ; le compromis est comparé dans l'article « PVT ou PV et solaire thermique séparés ».
Quelle puissance électrique un panneau PVT moderne offre-t-il ?
Les modules PVT de dernière génération rejoignent les puissances du PV courant. Le Solimpeks PV-T 590, par exemple, a une puissance électrique nominale de 590 Wp, l'absorbeur thermique étant ajouté derrière les cellules et non au détriment de la capacité électrique.