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Il semble presque magique que vous puissiez prendre une plaque plate recouverte de verre (un panneau solaire), la coller au soleil et obtenir de l'électricité pour en sortir. Cela semble encore plus magique quand on considère qu'un système électrique solaire, décomposé en ses éléments les plus essentiels, n'est guère plus que du sable et des fils. La vraie magie derrière les panneaux solaires est un matériau semi-conducteur (un produit minéral naturel) qui convertit l'énergie lumineuse en électricité. Une fois que vous avez produit de l'énergie électrique, il suffit de la transmettre via des fils, des panneaux solaires à votre maison ou au réseau électrique. Pur, simple, scientifique la magie.

Un système électrique solaire domestique est, littéralement, une centrale électrique domestique. Il génère de l'électricité tout aussi utile que l'énergie que vous obtenez du service public et, en fait, il peut fournir de l'énergie au système de service public. De cette façon, vous pouvez produire de l'électricité non seulement pour votre propre maison, mais aussi pour celle de vos voisins.

Le cœur d'un système d'énergie solaire est constitué par les panneaux solaires, qui peuvent être installés sur votre toit ou au sol. Un groupe de panneaux solaires est appelé tableau. Lorsque le soleil brille sur le réseau, les panneaux créent de l'électricité et l'injectent dans des fils qui se connectent finalement au panneau de service électrique de votre maison, votre boîtier de disjoncteurs. De là, l'électricité peut être utilisée directement par les lumières et les appareils de votre maison. Si votre réseau produit plus d'électricité que votre maison a besoin à un moment donné, l'excès d'électricité passe grâce à un compteur électrique spécial qui permet à l'électricité de se déplacer sur le réseau électrique public, où elle est utilisée par d'autres services publics les clients.

Un système solaire domestique connecté à la réseau de distribution est connu dans l'industrie comme «relié au réseau» et est le type de système solaire domestique le plus courant, le plus simple et le moins cher. Si vous vivez dans une zone développée avec un service électrique standard et que vous souhaitez simplement compenser une partie ou la plupart de votre consommation d'énergie conventionnelle avec l'électricité solaire, vous installerez très probablement un système relié au réseau. La principale distinction des systèmes raccordés au réseau est que l'énergie circule dans les deux sens. Lorsque votre maison a besoin de plus d'électricité que votre générateur solaire n'en produit, la maison tire son électricité du service public. Lorsque votre production solaire dépasse la demande des ménages, vous alimentez le réseau avec votre énergie solaire (et vous obtenez un crédit pour cela, sous une forme ou une autre).

Ainsi, les systèmes reliés au réseau dépendent de l'utilitaire pour une puissance supplémentaire en cas de besoin. Ils dépendent également du réseau de distribution pour fonctionner. Lorsque le réseau tombe en panne (comme lors d'une tempête ou de réparations de services publics), les systèmes solaires raccordés au réseau cessent également de fonctionner. Les panneaux sont toujours fonctionnels, bien sûr, mais le flux d'électricité est coupé avant d'arriver à votre disjoncteur ou au compteur de service. Il s'agit d'une caractéristique de sécurité pour empêcher les «centrales électriques» domestiques d'alimenter le réseau lorsque le service public s'attend à ce qu'il soit fermé.

Il existe deux autres types de systèmes solaires, en plus du réseau standard. L'alternative la plus courante au réseau est un système hors réseau. Cela a la plupart des mêmes composants d'une configuration liée au réseau et se connecte au boîtier de disjoncteurs de la maison, mais il ne se connecte pas au réseau électrique public. Au lieu de cela, il comprend une grande collection de batteries, appelée banque de batterie, qui stocke l'énergie solaire en excès pendant la journée. Lorsque le soleil se couche et que le réseau cesse de produire de l'électricité, la maison tire l'énergie stockée du parc de batteries. Le lendemain, lorsque le soleil se lève à nouveau, le réseau recharge les batteries et le cycle quotidien se poursuit.

Les systèmes hors réseau sont courants dans les régions éloignées où le raccordement aux services publics n'est pas disponible ou est très coûteux. Ils sont également populaires auprès des amateurs de l'énergie solaire (ou des énergies renouvelables) qui préfèrent fournir toute leur énergie domestique. Les systèmes hors réseau coûtent environ le double du réseau et nécessitent beaucoup plus de surveillance et de maintenance, mais ils offrent la récompense d'une indépendance énergétique totale.

Le troisième type de système est une combinaison de réseau et hors réseau et est appelé, sans surprise, lié au réseau avec batterie de secours. Le nom résume à peu près ce qu'il fait. Il est lié au réseau et dispose d'un groupe de batteries pour l'alimentation de secours lorsque le réseau tombe en panne. En règle générale, le groupe de batteries est relativement petit et n'alimente que quelques «charges critiques» dans la maison, telles que le réfrigérateur, l'équipement de chauffage et certaines lumières et prises. Il peut également utiliser les batteries pour profiter des tarifs de services publics en dehors des heures de pointe, puisant dans le réseau électrique lorsqu'il est relativement peu coûteux. Cependant, l'ajout d'une batterie de secours à un système raccordé au réseau nécessite un équipement sophistiqué et coûteux, sans parler de la conception et de l'installation complexes ainsi que de l'entretien de la batterie. Pour cette raison, la plupart des propriétaires optent plutôt pour des systèmes de base reliés au réseau.

L'électricité solaire est appelée techniquement photovoltaïque, ou PV, qui est un mélange des mots photo (pour la lumière) et volt (pour l'électricité). La lumière du soleil contient des unités d'énergie lumineuse appelées photons. Un panneau solaire convertit cette énergie en électricité grâce à ses cellules solaires en silicium cristallin, un semi-conducteur, un matériau qui transforme une forme d'énergie en électricité. Autrement dit, les photons de lumière frappent un côté des cellules solaires; cela excite les électrons dans le semi-conducteur, et l'électricité sort de l'autre côté. Les matériaux conducteurs (essentiellement des fils) captent cette énergie et l'alimentent dans le système solaire (PV).

Les panneaux solaires produisent de l'énergie sous forme de courant continu, ou DC, électricité. Mais vos appareils électroménagers et vos lumières fonctionnent courant alternatif, AC, alimentation. Par conséquent, le courant continu des panneaux solaires doit être converti en courant alternatif avec un appareil appelé Onduleur DC-AC. Certains systèmes utilisent un seul onduleur (appelé onduleur string), qui convertit la puissance de tous les panneaux solaires; d'autres utilisent des micro-onduleurs, qui se connectent à un ou deux panneaux chacun et se cachent à chaque panneau (ou paire de panneaux).

Une fois que l'alimentation est convertie en courant alternatif, elle passe par un interrupteur de déconnexion (qui est utilisé pour isoler le panneau solaire du le reste du système, pour la sécurité, les réparations, etc.) puis à travers un compteur de production PV, qui garde la trace de l'énergie solaire produit. Enfin, l'énergie est injectée dans le boîtier de disjoncteurs de la maison, généralement avec quelques disjoncteurs spéciaux. De l'autre côté du disjoncteur se trouve un mètre net, ce qui permet à l'électricité de circuler sur et hors du réseau, contrairement à un compteur unidirectionnel standard, qui permet à l'énergie de circuler uniquement du réseau vers la maison. Le compteur net enregistre la puissance entrante et sortante, afin que vous et l'entreprise de services publics puissiez suivre la net consommation d'électricité.

Tous les systèmes liés au réseau incluent un moyen pour un «arrêt rapide» ou la possibilité de désactiver le système sur la baie. Cela permet au personnel d'urgence (pompiers, etc.) d'arrêter un système PV de l'extérieur de la maison avant d'y entrer. Les systèmes avec onduleurs string incluent un équipement d'arrêt séparé, tandis que ceux avec micro-onduleurs ont une capacité d'arrêt automatique intégrée dans les micro-onduleurs.