BE1019539A3 - Methode de determination de la transmission opto-energetique d'un materiau transparent ou translucide et dispositif pour sa mise en oeuvre. - Google Patents

Abstract

La présente invention concerne une méthode de détermination de la transmission opto-énergétique d'une feuille d'un matériau transparent ou translucide, comprenant les étapes successives suivantes: a) l'exposition à un rayonnement électromagnétique de la feuille, la feuille étant placée entre la source du rayonnement et une cellule photovoltaïque de mesure, la feuille recouvrant totalement la cellule et l'irradiance du rayonnement étant maintenue à une valeur constante choisie; b) la capture par la cellule de l'énergie transmise au travers de la feuille; c) la mesure de la réponse de la cellule au rayonnement; et d) la conversion de la réponse de la cellule en une valeur de transmission opto-énergétique. Une telle méthode présente une bonne fiabilité, en particulier pour des feuilles d'un matériau diffusant, une bonne reproductibilité des mesures et elle permet une mesure simplifiée, plus précise et plus rapide sur des feuilles de surface plus grande. L'invention concerne également un dispositif pour la mise en oeuvre d'une telle méthode

Description

Méthode de détermination de la transmission opto-énergétique d’un matériau transparent ou translucide et dispositif pour sa mise en oeuvre

La présente invention concerne une méthode de détermination de la transmission opto-énergétique d’un matériau transparent ou translucide, en particulier sous forme de feuille, présentant une bonne fiabilité, une bonne reproductibilité des mesures et permettant une mesure simplifiée, plus précise et plus rapide sur des échantillons de surface plus grande. L’invention concerne également un dispositif pour la mise en oeuvre d’une telle méthode.

Dans le domaine des applications solaire, en particulier dans le cas des applications solaires de type photovoltaïque (PV) et thermique, il est courant d’utiliser comme protection des modules une feuille de verre. Il est bien entendu dans ce cas très avantageux, pour des questions de rendement, d’augmenter la quantité de rayonnement qui traverse le verre et qui fait son . chemin vers l’élément PV (par exemple, des cellules en silicium polycristallin). Des verres de qualité « solaire », tels que des verres dits « extra-clairs », sont souvent proposés du fait de leur transmission énergétique et lumineuse particulièrement élevée par rapport des verres classiques du type « clairs ». De même, des verres présentant une couche antiréfléchissante (AR) sont également proposés car la réduction des réflexions du verre permet d’en augmenter sa transmission.

Pour certaines applications, le verre utilisé est un verre imprimé. Des motifs particuliers sur la surface du verre permettent un gain supplémentaire en transmission. Ce type de verre diffuse de façon importante la lumière.

De manière générale, les propriétés optiques d’un matériau transparent ou même translucide sont mesurées à l’heure actuelle grâce à la spectrophotométrie UV-VIS-IR de façon à couvrir le spectre solaire (typiquement de 290 à 2500 nm). Les spectrophotomètres utilisés sont le plus souvent équipés d’une sphère d’intégration qui permet de recueillir toute la lumière transmise par le matériau, y compris la lumière qui est diffusée, c’est-à-dire la lumière hors de la direction spéculaire. La présence de cette sphère est dès lors bien entendu indispensable dans le cas particulier de la mesure de matériaux diffusants. Une sphère d’intégration de 150 mm de diamètre est généralement utilisée.

Cependant, dans le cas de matériau diffusant de manière importante, comme par exemple les verres imprimés, la sphère d’intégration n’est pas suffisante. En effet, dans ce cas, on constate des variations dans la mesure en reproductibilité de même que des inhomogénéités selon l’endroit où se fait la mesure. Ces artefacts sont liés notamment à l’inhomogénéité du verre imprimé et à la sphère qui n’est jamais une sphère parfaite du fait notamment de la présence des ouvertures et des écrans à l’intérieur de celle-ci. Une différence d’illumination dans la sphère entre le calibrage préalable et la mesure proprement dite introduit une erreur dans le résultat. La précision des mesures est dans ce cas de l’ordre de 1% ou même supérieur, ce qui est inacceptable dans le domaine du verre solaire pour lequel une variation de 0,1% en transmission génère une augmentation significative du rendement du module PV, par exemple.

Il a été proposé de réduire l’effet néfaste de la diffusion dans l’utilisation des techniques spectrophotométriques par l’ajout d’un liquide d’indice. Cette méthode consiste à déposer une goutte d’un liquide dont l’indice de réfraction est identique à celui d’un matériau à mesurer et de recouvrir ce liquide avec une lame de quartz dont l’absorption est considérée comme nulle. Cette méthode permet de réduire l’erreur sur la valeur absolue du résultat mais la reproductibilité n’est pas nécessairement améliorée. De plus, cette méthode demande un temps de préparation non négligeable avec des produits réputés nocifs pour la santé. L’étape de préparation de l’échantillon est d’ailleurs une source supplémentaire de variation du résultat si les conditions de préparations ne sont pas strictement identiques (ce qui n’est jamais le cas). Finalement, l’absorption du quartz n’est jamais strictement nulle sur toute la gamme spectrale, ce qui influence la valeur absolue de la mesure.

Une autre manière de réduire l’effet néfaste de la diffusion dans l’utilisation des techniques spectrophotométriques, en particulier pour des verres imprimés, est le polissage préalable de la face imprimée de l’échantillon avant la mesure. Cependant, cette technique pose l’hypothèse que le motif du verre imprimé ne présente aucun effet sur la transmission, ce qui n’est généralement pas le cas. Elle nécessite également un temps de préparation non négligeable, et peut être une source supplémentaire de variation du résultat. Finalement, elle est impossible à utiliser en cas d’échantillons présentant une couche.

Dès lors, à l’heure actuelle, il est très difficile, voire impossible, d’obtenir une valeur de transmission absolue et fiable pour des matériaux diffusants.

De plus, les méthodes connues présentent d’autres inconvénients d’ordre pratique : - les dimensions des échantillons pouvant être mesurés (de l’ordre de 10x10 cm) sont assez limitées, ce qui constitue une limitation majeure notamment pour des produits verriers trempés impossible à découper pour la mesure. ; la surface d’analyse classique dans une méthode spectrophotométrique est de l’ordre de quelques cm2 ce qui constitue un inconvénient majeur en cas d’inhomogénéité du matériau analysé, que ce soit dans la masse ou en surface. En particulier, de telles problèmes d’inhomogénéité sont courants dans le cas d’un verre imprimé et/ou comportant une couche ; - la mesure est également assez longue (le plus souvent 5 minutes minimum au total), ce qui constitue une limitation majeure pour la mise en œuvre de ces méthodes dans le cadre d’un contrôle qualité en usine (mesure en ligne).

Il y a donc un besoin réel d’une méthode permettant d’avoir accès, de façon fiable, répétable et rapide, à la valeur absolue en transmission énergétique/lumineuse de matériaux diffusants.

Ainsi, l’invention a notamment pour objectif de pallier aux inconvénients précités des méthodes de l’art antérieur en résolvant le problème technique, à savoir fournir une méthode de détermination de la transmission opto-énergétique d’un matériau, transparent ou translucide, en particulier sous forme d’une feuille, donnant des résultats fiables, précis et reproductibles.

Un autre objectif de l’invention est de fournir une méthode de détermination de la transmission opto-énergétique d’un matériau, transparent ou translucide, en particulier sous forme d’une feuille, qui soit rapide.

Un autre objectif de l’invention est de fournir une méthode de détermination de la transmission opto-énergétique d’un matériau, transparent ou translucide, en particulier sous forme d’une feuille, qui permet la mesure de feuille de matériau de taille supérieure à celles accessibles par les méthodes classiques.

Un objectif de l’invention est également de fournir une méthode de détermination de la transmission opto-énergétique d’un matériau, transparent ou translucide, en particulier sous forme d’une feuille, qui puisse être utilisée en ligne, par exemple dans le cadre du contrôle de qualité en usine de production.

Finalement, un autre objectif de l’invention est de fournir une solution aux désavantages de l’art antérieur qui soit simple, rapide et économique.

Conformément à un mode de réalisation particulier, l’invention concerne une méthode de détermination de la transmission opto-énergétique d’une feuille d’un matériau transparent ou translucide, comprenant les étapes successives suivantes : a) l’exposition à un rayonnement électromagnétique d’au moins une partie d’une des faces principales de la feuille, la feuille étant placée entre la source dudit rayonnement et une cellule photovoltaïque de mesure, ladite feuille recouvrant totalement ladite cellule et l’irradiance du rayonnement étant maintenue à une valeur constante choisie; b) la capture par ladite cellule de l’énergie électromagnétique du rayonnement transmis au travers de la feuille; c) la mesure de la réponse de la cellule photovoltaïque au rayonnement; d) la conversion de la réponse de la cellule photovoltaïque en une valeur de transmission opto-énergétique.

Ainsi, l’invention repose sur une approche tout à fait nouvelle et inventive car elle permet de solutionner les inconvénients de l’art antérieur et de résoudre le problème technique posé. Les inventeurs ont en effet mis en évidence, de façon surprenante, qu’il était possible d’adapter un appareillage connu sous le nom de « flash test », afin de permettre la détermination de la transmission d’un matériau transparent ou translucide.

Le « flash test » permet usuellement de déterminer notamment les performances d’une cellule photovoltaïque (PV) ou plus particulièrement d’un panneau solaire incluant des cellules photovoltaïques connectées en série ainsi que leur rendement de conversion de l’énergie solaire. Ce type de test est uniquement dédié à l’heure actuelle au contrôle de production de cellules PV ou de panneaux solaires. Le principe du « flash test » est le suivant : une cellule photovoltaïque ou un panneau solaire est placé sous une source lumineuse produisant un flash dont le spectre reproduit le spectre solaire. Ensuite, la courbe de courant - tension est mesurée permettant de déterminer les propriétés de la cellule ou du panneau. Un tel dispositif connu de l’art antérieur est schématisé à la figure 1 : il présente typiquement une source (1) générant un rayonnement électromagnétique (2) atteignant une cellule photovoltaïque (3) dont les performances sont déterminées grâce à des moyens de mesure (4). Le dispositif connu comporte également une cellule photovoltaique de contrôle (5) reliée (6) à la source (1) et permettant de maintenir l’irradiance de la source constante pendant toute la durée de la mesure mais également entre deux mesures.

En particulier, les inventeurs ont mis en évidence le fait que le positionnement d’une feuille d’un matériau transparent ou translucide entre la cellule photovoltaïque du dispositif du « flash test » et sa source lumineuse permettait la détermination de la transmission opto-énergétique du matériau.

La méthode selon l’invention permet de résoudre les inconvénients de l’art antérieur. En particulier, elle présente notamment les avantages suivants : - pas d’utilisation d’un spectrophotomètre : - plus de nécessité d’une sphère d’intégration ; - nette amélioration de la reproductibilité de la mesure des échantillons diffusants par rapport aux mesures à l’aide d’un spectrophotomètre ; - obtention d’une réponse beaucoup plus rapidement par rapport à la réponse d’un spectrophotomètre, ce qui permet d’une part, de pouvoir réaliser une statistique de mesures et d’autre part, de réaliser ces mesures en ligne, dans le cadre d’un contrôle de production notamment ; - analyse d’une zone (qui correspond à la surface de la cellule photovoltaïque de mesure) beaucoup plus large que dans le cas d’un spectrophotomètre, ce qui permet de moyenner la réponse du matériau sur une plus grande surface et diminuer ou supprimer les effets d’inhomogénéité du matériau ou de sa surface ; - pas de préparation d’échantillon ; - possibilité de mesurer des feuilles de matériau de dimension quelconque et donc absence de limitation dans la dimension des échantillons de sorte que la découpe préalable n’est a priori plus nécessaire.

Un autre avantage de la méthode de l’invention est qu’elle n’est pas ou peu dépendante de la nature du matériau, qu’il soit diffusant ou non, puisque cette méthode utilise la quantité de rayonnement qui traversera effectivement la feuille et arrivera à cellule de mesure (peu importe que ce rayonnement soit diffusée ou non).

L’invention concerne également un dispositif pour la mise en oeuvre de cette méthode. Selon un mode de réalisation particulier, l’invention concerne un dispositif pour la détermination de la transmission opto-énergétique d’une feuille d’un matériau transparent ou translucide, comprenant : a) une source de rayonnement électromagnétique ; b) des moyens de régulation de l’irradiance du rayonnement, coopérant avec la source afin de maintenir l’irradiance à une valeur constante choisie; c) une cellule photovoltaïque de mesure ; d) une feuille d’un matériau transparent ou translucide, placée entre la source et la cellule photovoltaïque de mesure, et recouvrant totalement ladite cellule ; e) des moyens de mesure de la réponse de la cellule photovoltaïque.

D’autres caractéristiques et avantages de l’invention apparaîtront plus clairement à la lecture de la description suivante de modes de réalisation préférentiels, donnés à titre de simples exemples illustratifs et non limitatifs, et des figures annexées, parmi lesquels : la figuré 2 représente schématiquement un mode de réalisation d’un dispositif selon l’invention et illustre le principe général de la méthode selon l’invention; et la figure 3 représente la corrélation entre la réponse de la cellule de mesure et la transmission opto-énergétique de différentes feuilles de matériau transparent, non diffusant.

La méthode de l’invention permet de déterminer la transmission opto-énergétique d’un matériau transparent ou translucide. Par transmission opto-énergétique d’un matériau, on entend la quantité d’énergie transmise au travers dudit matériau. La transmission est généralement donnée en pourcentage. En particulier, la transmission lumineuse (TL) représente le pourcentage du flux de lumière émis entre les longueurs d’onde de 380 à 780 nm qui est transmis au travers du matériau. La transmission énergétique (TE) représente le pourcentage du flux énergétique émis typiquement entre les longueurs d’onde de 290 à 2500 nm (spectre solaire) qui est transmis au travers du matériau, et dans le cas particulier du photovoltaïque, typiquement entre 330 et 1150 nm (appelée communément transmission solaire ou TS).

Selon l’invention, le matériau pour laquelle la transmission opto-énergétique est déterminée est sous la forme d’une feuille (16). Une feuille (16) selon l’invention possède deux faces principales et au moins trois bords. Une feuille (16) selon l’invention peut, par exemple, avoir une épaisseur allant de 0,1 mm à 25 mm.

Le matériau selon l’invention est transparent ou translucide. Par matériau transparent, on entend désigner un matériau qui transmet au moins partiellement un rayonnement énergétique. Par matériau translucide, on entend désigner un matériau qui transmet au moins partiellement un rayonnement énergétique mais le rayonnement transmis est au moins partiellement diffus, c’est-à-dire hors de la direction spéculaire.Le matériau selon l’invention peut, par exemple, être du verre, du plastique ou un cristal (par exemple, NaCl ou CaF2).

Selon un mode de réalisation préféré, la feuille (16) du matériau est une feuille de verre et, en particulier, une feuille de verre silico-sodo-calcique. Selon ce mode de réalisation de l’invention, la feuille de verre peut comporter au moins une face principale qui est matée, sablée, imprimée ou texturée. Une telle face est diffusante car elle comporte des irrégularités plus ou moins importantes à la surface du verre.

Toujours selon ce mode de réalisation préféré, la feuille de verre peut également comporter au moins une face principale qui est recouverte d’une couche transparente ou translucide, diffusante ou non.

La feuille de verre peut également comporter une face principale qui est matée, sablée, imprimée ou texturée et une face principale qui est recouverte d’une couche transparente ou translucide. La face principale qui est matée, sablée, imprimée ou texturée peut être la même que celle qui est recouverte par la couche. Alternativement, la couche peut être présente sur la face principale qui est opposée à celle qui est matée, sablée, imprimée ou texturée.

La couche peut être toute couche transparente ou translucide choisie en fonction de la propriété recherchée et des applications de la feuille de verre. Par exemple, la couche peut être une couche d’oxyde conducteur ou une couche anti-réfléchissante.

La méthode selon l’invention comporte une première étape comprenant l’exposition à un rayonnement électromagnétique (12) d’au moins une partie d’une des faces principales de la feuille (16) à analyser.

Le rayonnement électromagnétique (12) selon l’invention peut se trouver dans différents domaines de longueur d’ondes, allant de l’ultraviolet à l’infrarouge.

Le rayonnement électromagnétique (12) selon l’invention est produit par une source (11) qui peut être une lampe à incandescence, une lampe à éclair ou alors une source électroluminescente comme une lampe à LED.

Le rayonnement électromagnétique (12) selon l’invention est avantageusement spatialement uniforme.

Selon un mode de réalisation avantageux, le rayonnement (12) issu de la source (11) peut passer au travers d’un système de filtres optiques. Un tel système permettre de générer à sa sortie un rayonnement spatialement uniforme. Il peut également permettre de générer à sa sortie un rayonnement de proche du spectre solaire.

Selon l’invention, la feuille (16) est placée entre la source (11) du rayonnement (12) et une cellule photovoltaïque de mesure (13). De manière avantageuse, la feuille est exposée directement au rayonnement (12) de la source (11). Par exposée directement, on entend que le rayonnement (12) issu de la source (11) (et du système de filtres, le cas échéant) ne rencontre aucun obstacle avant de traverser la feuille (16).

Avantageusement, la feuille est placée à une distance relativement proche de la cellule, de l’ordre de quelques centimètres. Il n’est pas nécessaire que le rayonnement (12) couvre la totalité de la surface de la feuille (16) à analyser. Par contre, la feuille (16) doit recouvrir totalement la cellule photovoltaïque de mesure (13) de manière à ce que l’énergie qui atteint ladite cellule correspond uniquement à de l’énergie préalablement transmise au travers du matériau.

Avantageusement, la cellule photovoltaïque de mesure (13) selon l’invention a une surface d’au moins 5 cm2. Une cellule de cette dimension permettent de moyenner la réponse du matériau sur une grande surface et diminuer ou supprimer les effets d’inhomogénéité dans la masse matériau ou à sa surface. La méthode selon l’invention est de ce fait moins sensible à des inhomogénéités de surface que pour les méthodes connues de spectrophotométrie, analysant une zone de l’ordre de 1 ou 2 cm2 typiquement. Encore plus avantageusement, la surface de la cellule photovoltaïque de mesure (13) est d’au moins 50 cm2.

Selon un mode de réalisation préféré, la durée de l’exposition de la feuille (16) au rayonnement électromagnétique (12) est inférieure à 1 seconde et, de préférence, inférieure à 100 ms. Ceci est tout particulièrement avantageux car le temps total nécessaire à une mesure est donc diminué par rapport aux méthodes connues de spectrophotométrie.

De plus, selon l’invention, l’irradiance du rayonnement (12) doit être maintenue à une valeur constante. Celle-ci est choisie notamment en fonction de la sensibilité de la cellule, de sa certification ou du domaine d’application du matériau analysé. L’irradiance, également appelée éclairement énergétique, correspond au flux de rayonnement électromagnétique (12), par unité de surface, incident sur le plan de la feuille (16). L'irradiance est exprimée généralement en watts par mètre carré (W/m2). De manière préférée, l’irradiance du rayonnement électromagnétique (12) selon l’invention est maintenue à une valeur constante de 1000 W/m2.

Selon un mode préféré, l’irradiance du rayonnement est maintenue à une valeur constante choisie grâce à des moyens de régulation coopérant avec ladite source (11). Avantageusement, ces moyens de régulation comprennent au moins une cellule photovoltaïque de contrôle (15), exposée directement audit rayonnement (12) en même temps que la feuille (16). Par exposée directement, on entend que le rayonnement (12) issu de la source (11) (et du système de filtres, le cas échéant) ne rencontre aucun obstacle avant d’atteindre la cellule photovoltaïque de contrôle (15). En particulier, cela veut dire que la feuille (16) du matériau ne peut recouvrir la cellule photovoltaïque de contrôle (15). Les moyens de régulation permettent de garantir une exposition constante d’une mesure à une autre.

La cellule photovoltaïque de mesure (13) peut être constituée d’un semi-conducteur à base de silicium (amorphe, monocristallin ou multicristallin), de séléniure de cuivre et d'indium (Culn(Se)2 ou CuInGa(Se)2) ou de tellurure de cadmium (CdTe). Il peut également s’agir d’une cellule dite “tandem” comprenant un empilement monolithique de deux cellules simples comme, par exemple, une couche mince de silicium amorphe sur du silicium cristallin.

La méthode selon l’invention comporte une deuxième étape comprenant la capture par la cellule photovoltaïque de mesure (13) de l’énergie électromagnétique du rayonnement (12) qui est transmis au travers de la feuille (16), et une troisième étape comprenant la mesure de la réponse de la cellule photovoltaïque (13) audit rayonnement (12).

La cellule photovoltaïque de mesure (13) qui reçoit l’énergie transmise par la feuille (16) va alors produire de l’électricité (effet photovoltaïque). Le courant produit est fonction de l’énergie reçue par la cellule (13) et donc de l’énergie transmise par la feuille (16).

La mesure de la réponse de la cellule photovoltaïque (13) audit rayonnement (12) peut être réalisée par des moyens conventionnels impliquant typiquement une source de tension variable et un ampèremètre.

Selon l’invention, la réponse de la cellule qui peut être mesurée est la puissance maximale (crête), la tension en circuit ouvert, la tension à puissance maximale (crête), l’intensité à puissance maximale (crête) ou l’intensité du courant de court-circuit, Icc.

L’étape suivante selon la méthode de l’invention comprend la conversion de la réponse de la cellule photovoltaïque (13) en une valeur de transmission opto-énergétique de la feuille (16).

Puisque, selon l’invention, l’irradiance reste constante à une valeur choisie et que la cellule photovoltaïque de mesure (13) reste toujours identique, le seul paramètre qui varie selon l’invention est le flux d’énergie transmis et qui accède effectivement à la cellule, qui est fonction de la feuille analysée.

Selon un mode de réalisation préféré, la conversion est réalisée grâce à un facteur de conversion qui est le coefficient de corrélation entre la réponse de la cellule photovoltaïque de mesure (13) et la transmission opto-énergétique. Le facteur de conversion selon l’invention peut être déterminé avantageusement en.mesurant la réponse de la cellule pour au moins une feuille de référence dont la transmission opto-énergétique est connue. La transmission de la feuille de référence peut être connue via des méthodes classiques telles que la spectrophotométrie.

Avantageusement, la ou les feuilles de référence est(sont) faite(s) d’un matériau non diffusant, car pour ce type de matériau, la valeur de leur transmission mesurée, à l’aide d’un spectrophotomètre par exemple, est relativement fiable pour les raisons déjà énoncées précédemment.

La détermination du facteur de corrélation peut être obtenue grâce au graphe portant la transmission de la(des) feuille(s) de référence en fonction de la réponse correspondante de la cellule de mesure. La corrélation ainsi obtenue peut correspondre, par exemple, à une courbe de tendance linéaire, logarithmique, exponentielle ou polynomiale, dépendante du choix réalisé pour la réponse qui est mesurée.

Grâce à cette courbe de tendance, il est ensuite possible de déterminer la valeur de transmission de toute feuille (16) inconnue de matériau transparent ou translucide en mesurant uniquement la réponse produite par la cellule de mesure (13) et en la convertissant ensuite. En d’autres mots, l’établissement de cette courbe de tendance constitue une étape de calibrage car elle définit le facteur de conversion à appliquer sur la réponse mesurée pour la convertir en transmission opto-énergétique.

Avantageusement, la réponse mesurée de la cellule photovoltaïque (13) selon l’invention est l’intensité du courant de court circuit, Icc Le courant de court circuit étant directement proportionnel à l’énergie reçue par la cellule de mesure (13), celui-ci est donc directement proportionnel à la transmission de la feuille (16). Lorsque la réponse mesurée est le courant de court-circuit, la corrélation entre la réponse et la transmission est proche d’une courbe de tendance linéaire. Et, si on considère que le courant de court-circuit est nul lorsque la transmission de la feuille est nulle (feuille opaque) alors, la courbe de tendance linéaire obtenue passe par l’origine et une seule feuille de référence est en principe nécessaire pour obtenir la corrélation. Dans tous les cas, l’utilisation de plus d’une feuille de référence est néanmoins particulièrement avantageuse dans la mesure où le facteur de corrélation calculé est alors beaucoup plus précis et le coefficient de détermination (R2) se rapproche de la valeur de 1.

De manière pratique, la détermination du facteur de conversion peut se faire une seule fois pour un dispositif donné selon l’invention. Alternativement et afin de s’affranchir de dérives éventuelles de la corrélation, cette étape de calibrage peut être réalisée au début de chaque campagne d’analyses, ou de manière périodique (par exemple, quotidiennement), ou encore avant chaque mesure.

Avantageusement, plusieurs facteurs de conversion peuvent être déterminés si des matériaux aux propriétés optiques relativement différentes sont analysés.

Finalement, la conversion de la réponse de la cellule photovoltaïque de mesure (13) en une valeur de transmission opto-énergétique peut s’avérer facultative lorsqu’il s’agit d’évaluer un gain de transmission en relatif. La méthode consiste alors à comparer entre elles les réponses de la cellule de mesure (13) obtenues pour plusieurs feuilles différentes, sans passer par l’étape de conversion.

La présente invention couvre dès lors également une méthode de comparaison des performances en transmission opto-énergétique d’au moins deux feuilles d’un matériau transparent ou translucide, méthode comprenant les étapes successives suivantes pour chaque feuille (16) : a) l’exposition à un rayonnement électromagnétique (12) d’au moins une partie d’une des surfaces de la feuille (16), la feuille (16) étant placée entre la source (11) dudit rayonnement (12) et une cellule photovoltaïque de mesure (13), ladite feuille (16) recouvrant totalement ladite cellule (13) et l’irradiance du rayonnement étant maintenue à une valeur constante choisie; b) la capture par ladite cellule (13) de l’énergie électromagnétique du rayonnement (12) transmis au travers de la feuille (16); c) la mesure de la réponse de la cellule photovoltaïque (13) au rayonnement (12); et la méthode comprenant ensuite la comparaison des réponses obtenues pour chaque feuille.

De manière préférée, la réponse mesurée de la cellule photovoltaïque est l’intensité du courant de court circuit Icc.

La présente invention couvre également un dispositif adapté à la mise en oeuvre des méthodes selon l’invention et qui comprend : a) une source (11) de rayonnement électromagnétique (12); b) des moyens de régulation de l’irradiance du rayonnement (12), coopérant avec la source (11) afin de maintenir l’irradiance à une valeur constante choisie; c) une cellule photovoltaïque de mesure (13); d) une feuille (16) d’un matériau transparent ou translucide, placée entre la source (11) et la cellule photovoltaïque de mesure (13), et recouvrant totalement ladite cellule (13); e) des moyens de mesure (14) de la réponse de la cellule photovoltaïque (13).

Avantageusement, les moyens de mesure (14) de la réponse de la cellule photovoltaïque mesure l’intensité du courant de court circuit Icc.

Selon un mode de réalisation préféré, les moyens de régulation de l’irradiance du rayonnement (12) comprennent au moins une cellule photovoltaïque de contrôle (15). De tels moyens de régulation permettent de maintenir l’irradiance à une valeur constante et ainsi garantir une exposition constante d’une mesure à une autre. De manière préférée, la cellule photovoltaïque de contrôle (15) est placée sensiblement dans le même plan que la cellule photovoltaïque de mesure (13).

Selon l’invention, le dispositif peut également comprendre un support horizontal destiné à recevoir la feuille (16) à analyser.

Avantageusement, le support horizontal comporte au moins un moyen de butée permettant de positionner correctement la feuille sur ledit support par rapport à la cellule de mesure et à celle de contrôle, le cas échéant. De tels moyens permettent également un placement reproductible de la feuille à quelques centimètres au dessus de la cellule de mesure.

Le dispositif de l’invention peut également comprendre des moyens d’occultation classique, permettant d’éviter une contamination des mesures par la lumière ambiante.

Du fait de leurs avantages cités précédemment, le dispositif et la méthode selon l’invention peuvent être utilisés dans le cadre d’un contrôle de qualité en usine de production. En particulier, le dispositif de l’invention peut être placé sur une ligne de production de feuille de matériau transparent ou translucide.

Les exemples qui suivent illustrent l’invention, sans intention de limiter de quelque façon sa couverture.

Exemples - détermination du facteur de conversion au départ de feuilles de verre non diffusant:

Les valeurs de transmission énergétique de feuilles de référence en verre flotté. (verre plat non diffusant) de différentes natures (clair, extraclair, avec et sans couche et dont l’épaisseur varie entre de 2 et 6 mm) ont été préalablement déterminées à l’aide d’un spectrophotomètre classique du type Perkin-Elmer Lambda 900. Ces valeurs de transmission énergétique (en particulier, la transmission solaire (TS) calculée entre 330 et 1150 nm en accord avec le spectre solaire exprimé dans la norme 1S09845) ont été portées en graphique en fonction du courant de court circuit mesuré, à l’aide du dispositif de l’invention, en plaçant chacune des feuilles de verre de référence entre la source et la cellule photovoltaïque de mesure, conformément à l’invention.

La figure 3 montre les valeurs de TS (en %) par rapport aux valeurs de courant de court circuit Icc de la cellule de mesure (en mA). Ce graphique met en évidence l’existence d’une corrélation sensiblement linéaire entre ces deux paramètres (R2 > 0,99). L’équation de la droite donne alors accès au facteur de conversion permettant de passer de la valeur de Icc à une valeur de TS.

- Expérience de reproductibilité :

Une expérience comparative a été menée afin de d’évaluer la reproductibilité de la mesure réalisée à l’aide de la méthode et du dispositif selon l’invention par rapport à celle obtenue avec un spectrophotomètre classique. Trois feuilles de dimensions 30x30 cm2 de verre imprimé de type Solatex® (AGC) d’une épaisseur d’environ 4 mm ont été analysées. Ces feuilles ont été mesurées cinq fois à des endroits différents, chacune par une technique de mesure différente et à des moments différents. La dispersion des mesures réalisées est ensuite analysée en calculant la variation maximum entre les différentes valeurs de transmission mesurées (Max-Min). Le paramètre comparé lors de cette expérience est la transmission solaire TS calculée entre 330 et 1150 nm en accord avec le spectre solaire exprimé dans la norme 1S09845 (TS).

Le premier échantillon a été mesuré à l’aide d’un spectrophotomètre de type Perkin-Elmer Lambda 900 sans liquide d’indice {procédure 1). Afin de permettre la mesure, il a été nécessaire de découper l’échantillon en neuf morceaux de 10x10 cm2 dont cinq ont été mesurés. Le paramètre TS a ensuite été déterminé sur base des spectres de transmission. En ce qui concerne le second échantillon, un spectrophotomètre Perkin-Elmer Lambda 900 comportant cette fois un accessoire dédié à la mesure de grands échantillons a également été utilisé, ce qui a permis de s’affranchir de la phase de découpe de la feuille de verre Par ailleurs, une procédure impliquant du liquide d’indice a été mise en oeuvre afin de diminuer l’influence du motif diffusant de l’échantillon {procédure 2). Pour ce faire, une goutte d’éthyle salicylate à été déposée sur une des faces principales de la feuille de verre et a été encapsulée entre la feuille et une lame de quartz. Cette opération a été réalisée en 5 endroits de la feuille qui ont ensuite été mesurés à l’aide du spectrophotomètre. Le paramètre TS a ensuite été déterminé sur base des spectres de transmission. Le dernier échantillon a été mesuré à l’aide du dispositif et de la méthode de l’invention {procédure 3). Un dispositif «flash test », de la marque Pasan de type « Cell tester CTL 306 » et dont les connectiques prévues pour la mesure de cellules photovoltaïques ont été démontées, a été utilisé. De plus, une cellule photovoltaïque de mesure en silicium monocristallin de dimension 18x18 cm2 encapsulée et préalablement vieillie a été installée sous la source. La réponse de cette cellule a été préalablement certifiée par l’Institut Fraunhofer en Allemagne. La source lumineuse est constituée d’une lampe à éclair au xénon et a été mise en oeuvre de manière à optimiser la correspondance de son spectre d’émission avec celui du soleil (AM 1.5), la distribution spatiale de l’irradiance sur la surface de mesure et la stabilité de l’intensité lumineuse durant l’exposition de l’échantillon. Par rapport à ces paramètres, le dispositif utilisé est en accord avec le plus haut niveau de précision décrit dans la norme internationale IEC 60904-9. Le dispositif de régulation utilisé dans le dispositif selon l’invention est piloté par une cellule photovoltaïque de contrôle et a été configuré de manière à ce que la source lumineuse du dispositif délivre une irradiance de lOOOW/m2 pendant 4 ms de manière constante et reproductible. L’échantillon a ensuite été placé sur un support horizontal présentant des butées permettant de positionner correctement l’échantillon, c’est-à-dire au dessus de la cellule de mesure de manière à la recouvrir totalement mais sans recouvrir (même partiellement) la cellule de contrôle. La mesure est ensuite réalisée et la valeur de courant de court circuit délivrée par la cellule de mesure est enregistrée. Avant chacune des 5 mesures nécessaires à cette expérience, une droite de corrélation a été établie sur base de 5 verres de type flotté (verre non diffusant) dont la transmission TS est connue. Grâce à ces corrélations, les courants Icc mesurés ont pu être convertis en paramètres TS.

Les résultats obtenus avec chacune des trois procédures décrites ci-dessus sont présentés dans le tableau 1 ci-dessous. Ils montrent que la reproductibilité de la mesure obtenue à l’aide de la méthode selon l’invention pour du verre imprimé (et donc diffusant) est environ quatre fois meilleure que celle obtenue à l’aide du spectrophotomètre (quelle que soit la procédure suivie).

Expérience de comparaison des performances d’une couche antiréfléchissante :

Une seconde expérience destinée à montrer que la mesure réalisée à l’aide de la méthode selon l’invention n’est pas dépendante de la structure de surface de la feuille mesurée (en particulier, pour des feuilles diffusantes comme le verre imprimé) a été réalisée.

Trois jeux d’échantillons produits dans des conditions différentes (batch 1 à 3) ont été mesurés. Ces échantillons sont constitués d’une couche antiréfléchissante déposée sur une feuille de verre substrat. Pour chaque couche, deux types de feuille ont été utilisés : une feuille de verre de type flotté de 30x30cm2 d’une épaisseur d’environ 4 mm et une feuille de verre imprimé de type Solatex® de 30x30cm2 d’une épaisseur d’environ 4 mm. Lai couche a été déposée au même moment et dans les mêmes conditions sur les deux types de feuilles, de sorte que les propriétés de la couche sont sensiblement identiques quel que soit le verre supportant ladite couche. Afin de caractériser les performances de la couche, la valeur de transmission de chacun des substrats utilisés pour les différentes séries de mesure a été évaluée selon la procédure 3 décrite précédemment. La face principale qui est exposée directement au rayonnement de la source peut être indifféremment la face portant la couche ou la face opposée, vu que le paramètre mesuré dépend de la transmission. La performance de la couche est alors évaluée en soustrayant la valeur de transmission d’un substrat de référence (sans couche) à celle mesurée sur le substrat portant la couche (gain en transmission). A nouveau, le paramètre pour lequel les corrélations ont été établies est la transmission solaire TS calculée entre 330 et 1150 nm en accord avec le spectre solaire exprimé dans la norme IS09845.

Les résultats obtenus sont présentés dans le tableau 2 ci-dessous et montrent que les performances de la couche anti-réfléchissante mesurées par la méthode de l’invention ne sont pas dépendantes de la nature du substrat (diffusant ou non). En effet, la différence moyenne de gain évaluée pour nos échantillons tests est de 0,04%, ce qui est inférieur à la précision de la mesure (de l’ordre de 0,1%). Ceci confirme la capacité de la méthode selon l’invention à réaliser des mesures indépendantes du caractère diffusant de l’échantillon (dans ce cas, du verre imprimé présentant un motif diffusant).

Claims (14)

1. Méthode de détermination de la transmission opto-énergétique d’une feuille d’un matériau transparent ou translucide, méthode comprenant les étapes successives suivantes : a) l’exposition à un rayonnement électromagnétique (12) d’au moins une partie d’une des faces principales de la feuille, la feuille étant placée entre la source (11) dudit rayonnement et une cellule photovoltaïque de mesure (13), ladite feuille recouvrant totalement ladite cellule et l’irradiance du rayonnement étant maintenue à une valeur constante choisie; b) la capture par ladite cellule de l’énergie électromagnétique du rayonnement (12) transmis au travers de la feuille; c) la mesure de la réponse de la cellule photovoltaïque au rayonnement (12); d) la conversion de la réponse de la cellule photovoltaïque (13) en une valeur de transmission opto-énergétique.

2. Méthode selon la revendication 1, caractérisée en ce que la conversion est réalisée grâce à un facteur de conversion qui est le coefficient de corrélation entre la réponse de la cellule photovoltaïque de mesure (13) et la transmission opto-énergétique, déterminé en mesurant ladite réponse de la cellule (13) pour au moins une feuille de référence dont la transmission opto-énergétique est connue.

3. Méthode selon l’une des revendications précédentes, caractérisée en ce que la réponse mesurée de la cellule photo voltaïque (13) est l’intensité du courant de court circuit Icc

4. Méthode selon l’une des revendications précédentes, caractérisée en ce que l’irradiance du rayonnement est maintenue à une valeur constante choisie grâce à des moyens de régulation coopérant avec la source (11) et comprenant au moins une cellule photovoltaïque de contrôle (15) exposée directement audit rayonnement (12) en même temps que la feuille.

5. Méthode selon l’une des revendications précédentes, caractérisée en ce que la durée de l’exposition est inférieure à 1 seconde, de préférence inférieure à 100 ms.

6. Méthode selon l’une des revendications précédentes, caractérisée en ce que la cellule photovoltaïque de mesure (13) a une surface d’au moins 5 cm2, de préférence d’au moins 50 cm2.

7. Méthode selon l’une des revendications précédentes, caractérisée en ce que ladite feuille (16) d’un matériau transparent ou translucide est une feuille de verre, en particulier une feuille de verre silico-sodo-calcique.

8. Méthode selon la revendication précédente, caractérisée en ce que la feuille de verre comporte au moins une face principale qui est matée, sablée, imprimée ou texturée.

9. Méthode selon la revendication 7 ou 8, caractérisée en ce que la feuille de verre comporte au moins une face principale qui est recouverte d’une couche transparente ou translucide.

10. Dispositif pour la détermination de la transmission opto-énergétique d’une feuille (16) d’un matériau transparent ou translucide, comprenant : a) une source (11) de rayonnement électromagnétique (12) ; b) des moyens de régulation de l’irradiance du rayonnement, coopérant avec la source (11) afin de maintenir l’irradiance à une valeur constante choisie; c) une cellule photovoltaïque de mesure (13); d) une feuille d’un matériau transparent ou translucide, placée entre la source (11) et la cellule photovoltaïque de mesure (13), et recouvrant totalement ladite cellule ; e) des moyens de mesure (14) de la réponse de la cellule photovoltaïque (13).

11. Dispositif selon la revendication 10, caractérisé en ce que la réponse mesurée est l’intensité du courant de court circuit Icc.

12. Dispositif selon l’une des revendications 10 ou 11, caractérisé en ce que les moyens de régulation de l’irradiance du rayonnement comprennent au moins une cellule photovoltaïque de contrôle (15).

13. Méthode de comparaison des performances en transmission opto-énergétique d’au moins deux feuilles d’un matériau transparent ou translucide, méthode comprenant les étapes successives suivantes pour chaque feuille : a) l’exposition à un rayonnement électromagnétique (12) d’au moins une partie d’une des surfaces de la feuille, la feuille étant placée entre la source (11) dudit rayonnement et une cellule photovoltaïque de mesure (13), ladite feuille recouvrant totalement ladite cellule (13) et l’irradiance du rayonnement étant maintenue à une valeur constante choisie; b) la capture par ladite cellule (13) de l’énergie électromagnétique du rayonnement (12) transmis au travers de la feuille; c) la mesure de la réponse de la cellule photovoltaïque (13) au rayonnement; et la méthode comprenant ensuite la comparaison des réponses obtenues pour chaque feuille.

14. Méthode selon la revendication 13, caractérisée en ce que la réponse mesurée de la cellule photovoltaïque (13) est l’intensité du courant de court circuit I.