EP0636278A1 - Cellule photovoltaique, son procede de realisation et panneau solaire comportant de telles cellules - Google Patents

Cellule photovoltaique, son procede de realisation et panneau solaire comportant de telles cellules

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EP0636278A1
EP0636278A1 EP94906946A EP94906946A EP0636278A1 EP 0636278 A1 EP0636278 A1 EP 0636278A1 EP 94906946 A EP94906946 A EP 94906946A EP 94906946 A EP94906946 A EP 94906946A EP 0636278 A1 EP0636278 A1 EP 0636278A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
photovoltaic cell
grid
protective glass
photovoltaic
electrode
Prior art date
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Withdrawn
Application number
EP94906946A
Other languages
German (de)
English (en)
Inventor
Klaus-Peter Martin Bogus
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Agence Spatiale Europeenne
Original Assignee
Agence Spatiale Europeenne
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Filing date
Publication date
Application filed by Agence Spatiale Europeenne filed Critical Agence Spatiale Europeenne
Publication of EP0636278A1 publication Critical patent/EP0636278A1/fr
Withdrawn legal-status Critical Current

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    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L31/00—Semiconductor devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof
    • H01L31/04—Semiconductor devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof adapted as photovoltaic [PV] conversion devices
    • H01L31/042—PV modules or arrays of single PV cells
    • H01L31/048—Encapsulation of modules
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E10/00—Energy generation through renewable energy sources
    • Y02E10/50—Photovoltaic [PV] energy
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y10—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
    • Y10S—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y10S136/00—Batteries: thermoelectric and photoelectric
    • Y10S136/291—Applications
    • Y10S136/292—Space - satellite

Definitions

  • the present invention relates to a photovoltaic cell comprising means of protection against the accumulation of electrostatic charges, to its production method and to a solar panel comprising such cells.
  • a transparent protective glass slide is usually deposited on photovoltaic cells, in particular on photovoltaic cells for space use.
  • the glass slide is secured to the photovoltaic cell by a transparent adhesive or, preferably, by a thin and transparent fluorinated polyethylene tetrafluoroethylene-ethylene propylene film (PTFE-FEP) fixed in the presence of an electric field. strong.
  • the glass slide and the fixing layer form an insulating layer capable of accumulating electrostatic charges, the sudden discharge of which through the glass slide and the fixing layer, in particular with the formation of an electric arc, risks destroying the photovoltaic cell and / or disturb the electronic equipment of the satellite. It has therefore been necessary to implement devices for discharging electrostatic charges for photovoltaic cells intended for space use.
  • another solution described in this article relates to the connection of the external face of the protective glass strip to the photovoltaic cell by a transparent conductive adhesive deposited on at least the entire external surface of the glass slide and / or by a fine deposit of tin-indium oxide (ITO in English terminology) over the entire external surface and sides of the photovoltaic cell.
  • Conductive deposits on the internal face of the glass slide can be limited to the proximity of the connection device.
  • the photovoltaic cells described by JW KOCH in ESA SP-294, August 1989 include a transparent adhesive for fixing the protective glass slide.
  • a photovoltaic cell capable of withstanding for long periods a hostile environment, in particular a space use.
  • Such a cell must, among other things, resist periodic changes in illumination as well as the resulting thermal cycles and / or exposure to the solar wind generating electrostatic charges.
  • a photovoltaic cell comprising an efficient device for discharging electrostatic charges having a low mass and only very slightly masking the incident solar radiation.
  • the charge evacuation devices comprise a grid of conductive material, transparent or not, on the external surface of the protective glass plate of the photovoltaic cell, said grid being connected to the charge capture electrode of the cell.
  • the grid of the device for discharging electrostatic charges is superimposed on the grid of the electrode collecting the charges generated by the photovoltaic cell.
  • the main object of the invention is a photovoltaic cell comprising: - a photovoltaic wafer, a first main face of which carries a first charge collection electrode, and a second main face opposite the first main face of which carries a second charge collection electrode;
  • a protective glass strip secured to the photovoltaic plate characterized in that it comprises:
  • the invention also relates to a photovoltaic cell, characterized in that the substantially transparent grid of conductive elements for discharging electrostatic charges is made of indium tin oxide.
  • the invention also relates to a photovoltaic cell, characterized in that the conductive elements of the grid for discharging electrostatic charges are superimposed with the elements of the first electrode.
  • the invention also relates to a photovoltaic cell, characterized in that the grid for discharging electrostatic charges is deposited on the external face of the protective glass slide by evaporation under vacuum.
  • the invention also relates to a photovoltaic cell, characterized in that the protective glass plate is secured to the photovoltaic plate by a PTFE film whose thickness is between 20 and 50 ⁇ m, preferably between 25 and 50 ⁇ m.
  • the invention also relates to a photovoltaic cell, characterized in that it comprises means for connecting the grid for discharging electrostatic charges to the first electrode.
  • the invention also relates to a photovoltaic cell, characterized in that the means for connecting the grid for discharging electrostatic charges to the first electrode include an electrical conductor extending substantially over the entire length of the edge of the blade of protective glass located above a bus bar of the first electrode.
  • a subject of the invention is also a photovoltaic cell, characterized in that the means for connecting the grid for discharging electrostatic charges to the first electrode comprise a C-profile which is resiliently held on an edge of the protective glass strip .
  • the invention also relates to a solar panel, in particular for space use, characterized in that it comprises a plurality of photovoltaic cells according to the invention, connected in series and / or in parallel.
  • the invention also relates to a method of manufacturing a photovoltaic cell comprising the steps consisting in: a) depositing a thin film of PTFE between a photovoltaic plate and a protective glass slide; b) applying an intense electric field to press the glass slide against the photovoltaic plate; c) heating the assembly at high temperature, preferably until the protective glass slide is softened, characterized in that it comprises the steps consisting in, before or during step a): d) fixing an element conductor, in particular a profile connected to the charge evacuation grid, on an edge of the protective glass strip; e) depositing soda on the edge of the PTFE film, the melting temperature of which is less than or equal to the heating temperature of step c); f) align the conductive element connected to the grid for discharging electrostatic charges and the soldering with an element of the first electrode, of the photovoltaic plate, in particular with a bus bar, so that, during the rise in temperature of step c), it simultaneously ensures the connection of the grid for dischar
  • FIG. 1 is an exploded perspective view of a photovoltaic cell of known type
  • - Figure 2 is an exploded perspective view of the preferred embodiment of a cell according to the present invention
  • FIG. 3 is an exploded perspective view of a detail of the photovoltaic cell of Figure 2;
  • FIG. 4 is a plan view of a solar panel according to the present invention.
  • FIGS. 1 to 4 the same references have been used to designate the same elements.
  • FIG. 1 we can see an example of semiconductor wafers forming a photovoltaic cell 1 having the shape of a rectangular rectangle of small thickness having a first main face 2 intended to be illuminated by solar radiation, and a second main face 3 opposite to face 2.
  • the photovoltaic cell 1 comprises a first region doped with a first polarity extending from the first main face 2 to a PN junction located substantially half the thickness of the photovoltaic cell 1 and a second doped region with a second polarity opposite to the first polarity extending from the PN junction to the second main face 3 of the photovoltaic cell.
  • the main faces 2 and 3 have electrodes collecting the charge carriers, between which a potential difference is established when the face 2 is illuminated.
  • the main face 2 has a comb electrode 4 comprising a bus bar 5 extending over substantially the entire length of the long side of the main face 2 and to which are connected, at regular intervals, linear strips 6 parallel to the short sides of the photovoltaic cell.
  • the electrode 4 is metallic or, advantageously, is made of a substantially transparent material such as tin-indium oxide (ITO in terminology Anglo-Saxon).
  • a metal electrode 7 (FIG. 3) covers substantially the entire surface of the second main face 3.
  • the photoconductive cell 1 is covered with a protective glass strip 8 advantageously fixed with a sheet of transparent film 9 of fluorinated polyethylene tetrafluoroethylene-propylene (PTFE-FEP in English terminology) whose thickness is typically between 25 and 50 ⁇ m.
  • PTFE-FEP fluorinated polyethylene tetrafluoroethylene-propylene
  • the protective glass slide 8 is brought to high temperature, for example at 300 ° C., at which the beginning of its softening is observed.
  • the film 9 is interposed between the glass slide 8 and the photovoltaic cell 1.
  • an intense electric field generates an attractive electrostatic force between the photovoltaic cell 1 and the protective glass slide 8.
  • the invention is not limited to the use of PTFE or PTFE-FEP fixing films. It is possible, for example, to use a fixing film of silicone elastomer vulcanizable at room temperature (RTV-adhesive in English terminology), or as described in "Proceedings of the European Space Power Conference held in Madrid, Spain, 2-6 October 1989 "(ESA SP-294, August 1989) apply the glass slides directly against the photovoltaic cells. In such a case, sufficient reliability for space applications could only be obtained by carrying at high temperature and by subjecting to an electric field the superposition constituted by a protective glass plate applied to a photovoltaic cell. The best results have been obtained by applying a voltage between 200 V and 400 V DC.
  • FIGS. 2 and 3 one can see a photovoltaic cell comprising a device for discharging electrostatic charges according to the invention.
  • This device comprises on the external face of the protective glass blade 8, a grid 10 in comb of conductive elements 11.
  • the distance between the conductive elements 11 is sufficiently small to allow effective elimination of the electrostatic charges to thereby avoid any formation. electric arcs.
  • the conductive elements are either metallic, for example aluminum or silver, or, advantageously, oxide tin-indium which transmits 95% of the incident visible radiation.
  • the conductive elements 11 are advantageously deposited by vacuum evaporation. Between the conductive elements 11, the protective glass strip 8 has bare areas 12 which do not suffer losses due to the presence of conductive elements.
  • the absence of the conductors makes it possible to reduce, in small proportions, the mass of the photovoltaic cell.
  • the grid of conductive elements 11 of the external face of the protective glass plate 8 is superimposed with the grid of the electrode 4 of the first main face of the photovoltaic cell 1.
  • the losses by absorption of light are located in the same place, which makes it possible to increase the electric power delivered by the photovoltaic cell 1 and, on the other hand, the same mask can be used for the deposition by evaporation under vacuum of the electrode 4 and the grid of conductive elements 11.
  • the device for discharging electrostatic charges advantageously comprises means for connecting the grid 10 of conductive elements 11 to the electrode 4 thus avoiding having to use a dedicated ground connection device.
  • this connection device comprises a bead or a rectangular conducting parallelepiped 13, for example made of tin alloy placed between the bus bar 5 of the electrode 4 and a metal profile 14 in C surrounding an edge of the protective glass slide 8.
  • the profile 14 is fixed by elasticity on the edge of the protective glass blade 8.
  • the profile 14 is welded to the bus bar
  • a solar panel 15 for example for space use comprising a plurality of photovoltaic cells 1, according to the invention, interconnected in series and / or in parallel to ensure the electrical supply of a satellite, for example a telecommunications satellite.
  • the solar panels according to the present invention are of a lower cost price than the panels for scientific research satellites and have a significantly improved resistance over time, this performance being not degraded by cycles of illumination and darkness normally experienced by a telecommunications satellite.
  • Thin film indium tin oxide typically transmits 95% of the incident sunlight.
  • Example 1 grid 10 of metallic elements 11 reflecting (metallic): light transmission 0%, covered area 3 to 4% of the surface of the protective glass slide 8. Yield obtained: 96 to 97%.
  • Example 2 grid 10 of elements 11 made of 95% transparent indium tin oxide covering 3 to 4% of the external surface of the protective glass slide 8. Power obtained and between 99.8% and 99.95 % of the nominal power of the photovoltaic cell without protection against static electricity.
  • the present invention applies to the production of photovoltaic cells and solar panels.
  • the present invention applies mainly to the production of photovoltaic cells and solar panels for space use.

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Abstract

La présente invention se rapporte à une cellule photovoltaïque comprenant des moyens de protection contre l'accumulation de charges électrostatiques, à son procédé de réalisation et à un panneau solaire comportant de telles cellules. Une cellule photovoltaïque selon l'invention comprend un dispositif d'évacuation de charges électrostatiques efficace ayant une masse faible et ne masquant que très faiblement les rayonnements solaires incidents. Les dispositifs d'évacuation de charges comportent une grille en matériau conducteur transparent ou non sur la surface externe de la lame de verre de protection de la cellule photovoltaïque, ladite grille étant connectée à l'électrode de capture des charges de la cellule. Avantageusement, la grille du dispositif d'évacuation des charges électrostatiques est superposée à la grille de l'électrode recueillant les charges générées par la cellule photovoltaïque.

Description

CELLULE PHOTOVOLTAÏQUE, SON PROCEDE DE REALISATION ET PANNEAU SOLAIRE COMPORTANT DE TELLES CELLULES
La présente invention se rapporte à une cellule photovoltaïque comprenant des moyens de protection contre l'accumulation de charges électrostatiques, à son procédé de réalisation et à un panneau solaire comportant de telles cellules.
Une lame de verre de protection transparente est habituellement déposée sur les cellules photovoltaïques, notamment sur les cellules photovoltaïques pour usage spatial.
Dans ce cas, la lame de verre est solidarisée avec la cellule photovoltaïque par un adhésif transparent ou, de préférence, par un film en polytétrafluoroéthylène-éthylène fluoré propylène (PTFE-FEP) mince et transparent fixé à chaud en présence d'un champ électrique fort. La lame de verre et la couche de fixation forment une couche isolante susceptible d'accumuler des charges électrostatiques dont la décharge brusque au travers de la lame de verre et de la couche de fixation, notamment avec formation d'un arc électrique, risque de détruire la cellule photovoltaïque et/ou de perturber les équipements électroniques du satellite. L'on a donc été amené à mettre en oeuvre des dispositifs d'évacuation des charges électrostatiques pour des cellules photovoltaïques destinées à un usage spatial.
Dans "Proceedings of European Space Power conférence held in Madrid, Spain, 2-6 October 1989" (ESA SP-294, August 1989) J.W. KOCH décrit plusieurs types de tels dispositifs.
Tout d'abord, il décrit une grille métallique connectée à la masse passant sur une pluralité de lames de verre de protection de cellules photovoltaïques.
Ensuite, une autre solution décrite dans cet article concerne la connexion de la face externe de la lame de verre de protection à la cellule photovoltaïque par un adhésif transparent conducteur déposé sur au moins toute la surface externe de la lame de verre et/ou par un dépôt fin d'oxyde d'étain-indium (ITO en terminologie anglo-saxonne) sur toute la surface externe et les côtés de la cellule photovoltaïque. Des dépôts conducteurs sur la face interne de la lame de verre peuvent être limités à la proximité du dispositif de connexion. Dans tous les cas, les cellules photovoltaïques décrites par J.W. KOCH dans ESA SP-294, August 1989, comportent un adhésif transparent de fixation de la lame de verre de protection. Les deux exemples sont décrits de façon entièrement séparés et rien dans cet article ne décrit ni ne suggère la possibilité de la combinaison de ces deux exemples et, notamment, la mise en oeuvre d'une grille d'évacuation de charges électrostatiques disposée sur la face externe de la lame de verre de protection connectée aux dispositifs des collectes des charges photo-électriques produites par la cellule photovoltaïque. De plus, il faut noter que les cellules photovoltaïques décrites dans cet article sont destinées à être disposées sur le corps même d'un satellite scientifique subissant un éclairement solaire sensiblement constant pendant une durée de vie limitée. Un tel enseignement n'est pas applicable aux cellules photovoltaïques pour satellites géostationnaires subissant périodiquement des cycles thermiques auxquels ne résisterait pas un adhésif de fixation de la lame de verre de protection. Les cellules photovoltaïques mises en oeuvre pour les satellites scientifiques sont d'un prix de revient extrêmement élevé interdisant leur mise en oeuvre dans un satellite de télécommunication. C'est par conséquent un but de la présente invention d'offrir une cellule photovoltaïque susceptible de résister pendant de longues périodes à un environnement hostile, notamment à un usage spatial. Une telle cellule doit, entre autres, résister aux changements périodiques d'illumination ainsi qu'aux cycles thermiques qui en résultent et/ou à l'exposition au vent solaire générant des charges électrostatiques.
C'est également un but de la présente invention d'offrir une telle cellule ayant un excellent rendement photovoltaïque.
C'est aussi un but de la présente invention d'offrir une cellule photovoltaïque ayant une puissance importante par unité de masse et/ou par unité de surface.
C'est également un but de la présente invention d'offrir une telle cellule ayant un prix de revient modéré.
Ces buts sont atteints par une cellule photovoltaïque comprenant un dispositif d'évacuation de charges électrostatiques efficace ayant une masse faible et ne masquant que très faiblement les rayonnements solaires incidents. Les dispositifs d'évacuation de charges comportent une grille en matériau conducteur transparent ou non sur la surface externe de la lame de verre de protection de la cellule photovoltaïque, ladite grille étant connectée à l'électrode de capture des charges de la cellule. Avantageusement, la grille du dispositif d'évacuation des charges électrostatiques est superposée à la grille de l'électrode recueillant les charges générées par la cellule photovoltaïque.
L'invention a principalement pour objet une cellule photovoltaïque comprenant : - une plaquette photovoltaïque dont une première face principale porte une première électrode de collecte des charges, et une seconde face principale opposée à la première face principale porte une seconde électrode de collecte de charges ;
- une lame de verre de protection solidarisée avec la plaquette photovoltaïque, caractérisée en ce qu'elle comporte :
- une grille, en matériau sensiblement transparent, d'éléments conducteurs d'évacuation des charges électrostatiques, déposée sur la face externe de la lame de verre de protection. L'invention a également pour objet une cellule photovoltaïque, caractérisée en ce que la grille sensiblement transparente d'éléments conducteurs d'évacuation des charges électrostatiques est réalisée en oxyde d'indium-étain.
L'invention a également pour objet une cellule photovoltaïque, caractérisée en ce que les éléments conducteurs de la grille d'évacuation des charges électrostatiques sont superposés avec les éléments de la première électrode.
L'invention a également pour objet une cellule photovoltaïque, caractérisée en ce que la grille d'évacuation des charges électrostatiques est déposée sur la face externe de la lame de verre de protection par evaporation sous vide.
L'invention a également pour objet une cellule photovoltaïque, caractérisée en ce que la lame de verre de protection est solidarisée avec la plaquette photovoltaïque par un film en PTFE dont l'épaisseur est comprise entre 20 et 50 μm, de préférence entre 25 et 50 μm. L'invention a également pour objet une cellule photovoltaïque, caractérisée en ce qu'elle comporte des moyens de connexion de la grille d'évacuation des charges électrostatiques à la première électrode.
L'invention a également pour objet une cellule photovoltaïque, caractérisée en ce que les moyens de connexion de la grille d'évacuation des charges électrostatiques à la première électrode comportent un conducteur électrique s'étendant sensiblement sur toute la longueur du bord de la lame de verre de protection se trouvant au-dessus d'une barre omnibus de la première électrode. L'invention a également pour objet une cellule photovoltaïque, caractérisée en ce que les moyens de connexion de la grille d'évacuation des charges électrostatiques à la première électrode comportent un profilé en C tenant par élasticité sur un bord de la lame de verre de protection.
L'invention a également pour objet un panneau solaire, notamment pour usage spatial, caractérisé en ce qu'il comporte une pluralité de cellules photovoltaïques selon l'invention, connectées en série et/ou en parallèle.
L'invention a également pour objet un procédé de fabrication d'une cellule photovoltaïque comprenant les étapes consistant à : a) déposer un film mince en PTFE entre une plaquette photovoltaïque et une lame de verre de protection ; b) appliquer un champ électrique intense pour plaquer la lame de verre contre la plaquette photovoltaïque ; c) chauffer l'ensemble à haute température, de préférence jusqu'au ramollissement de la lame de verre de protection, caractérisé en ce qu'il comporte les étapes consistant à, antérieurement ou pendant l'étape a) : d) fixer un élément conducteur, notamment un profilé connecté à la grille d'évacuation des charges, sur un bord de la lame de verre de protection ; e) déposer de la soude sur le bord du film de PTFE, dont la température de fusion est inférieure ou égale à la température de chauffage de l'étape c) ; f) aligner l'élément conducteur connecté à la grille d'évacuation des charges électrostatiques et la soudure avec un élément de la première électrode, de la plaquette photovoltaïque, notamment avec une barre omnibus, de manière à ce que, lors de l'élévation de température de l'étape c), l'on assure simultanément la connexion de la grille d'évacuation des charges électrostatiques avec la première électrode et la solidarisation de la plaquette photovoltaïque avec la lame de verre de protection. L'invention sera mieux comprise au moyen de la description ci-après et des figures annexées données comme des exemples non limitatifs, et sur lesquelles :
- la figure 1 est une vue en perspective éclatée d'une cellule photovoltaïque de type connu ; - la figure 2 est une vue en perspective éclatée de l'exemple préféré de réalisation d'une cellule selon la présente invention ;
- la figure 3 est une vue en perspective éclatée d'un détail de la cellule photovoltaïque de la figure 2 ;
- la figure 4 est une vue en plan d'un panneau solaire selon la présente invention.
Sur les figures 1 à 4, l'on a utilisé les mêmes références pour désigner les mêmes éléments.
Sur la figure 1, l'on peut voir un exemple de plaquettes semi- conductrices formant une cellule photovoltaïque 1 ayant la forme d'un parallélépipède rectangle de faible épaisseur comportant une première face principale 2 destinée à être illuminée par le rayonnement solaire, et une seconde face principale 3 opposée à la face 2. La cellule photovoltaïque 1 comporte une première région dopée avec une première polarité s'étendant de la première face principale 2 à une jonction PN située sensiblement à la moitié de l'épaisseur de la cellule photovoltaïque 1 et une deuxième région dopée avec une seconde polarité opposée à la première polarité s'étendant de la jonction PN jusqu'à la deuxième face principale 3 de la cellule photovoltaïque. Les faces principales 2 et 3 comportent des électrodes recueillant les porteurs de charges, entre lesquels s'établit une différence de potentiel lors de l'illumination de la face 2. Dans l'exemple illustré, la face principale 2 comporte une électrode 4 en peigne comprenant une barre omnibus 5 s'étendant sur essentiellement toute la longueur du grand côté de la face principale 2 et à laquelle sont connectés, à intervalles réguliers, des rubans linéaires 6 parallèles aux petits côtés de la cellule photovoltaïque. L'électrode 4 est métallique ou, avantageusement, est réalisée en un matériau sensiblement transparent comme l'oxyde d'étain-indium (ITO en terminologie anglo-saxonne). A l'opposé, une électrode métallique 7 (figure 3) recouvre sensiblement toute la surface de la seconde face principale 3. La cellule photoconductrice 1 est recouverte avec une lame de verre de protection 8 avantageusement fixée avec une feuille d'un film transparent 9 de polytétrafluoroéthylène-éthylène fluoré propylène (PTFE-FEP en terminologie anglo-saxonne) dont l'épaisseur est typiquement comprise entre 25 et 50 μm.
La lame de verre de protection 8 est portée à haute température, par exemple à 300° C, à laquelle l'on observe le début de son ramollissement. L'on interpose le film 9 entre la lame de verre 8 et la cellule photovoltaïque 1. Avantageusement, un champ électrique intense engendre une force électrostatique attractive entre la cellule photovoltaïque 1 et la lame de verre de protection 8. L'on exerce également une pression mécanique pour appliquer la lame de verre de protection 8 contre la cellule photovoltaïque 1 , et l'on laisse refroidir. Ce procédé confère une excellente stabilité et une excellente tenue dans le temps à l'assemblage de la lame de verre de protection 8 et de la cellule photovoltaïque.
Il est bien entendu que l'invention n'est pas limitée à la mise en oeuvre de films de fixation en PTFE ou PTFE-FEP. L'on peut, par exemple, mettre en oeuvre un film de fixation en élastomère aux silicones vulcanisables à température ambiante (RTV-adhesive en terminologie anglo-saxonne), ou comme décrit dans "Proceedings of the European Space Power Conférence held in Madrid, Spain, 2-6 October 1989" (ESA SP-294, August 1989) appliquer directement les lames de verre contre les cellules photovoltaïques. Dans un tel cas, une fiabilité suffisante pour des applications spatiales n'a pu être obtenue qu'en portant à haute température et en soumettant à un champ électrique la superposition constituée par une lame de verre de protection appliquée sur une cellule photovoltaïque. Les meilleurs résultats ont été obtenus en appliquant une tension comprise entre 200 V et 400 V continus.
Sur les figures 2 et 3, l'on peut voir une cellule photovoltaïque comprenant un dispositif d'évacuation de charges électrostatiques selon l'invention. Ce dispositif comporte sur la face externe de la lame de verre de protection 8, une grille 10 en peigne d'éléments conducteurs 11. La distance entre les éléments conducteurs 11 est suffisamment faible pour permettre une élimination efficace des charges électrostatiques pour ainsi éviter toute formation d'arcs électriques. Les éléments conducteurs sont soit métalliques, par exemple en aluminium ou en argent, soit, avantageusement, en oxyde d'étain-indium qui transmet 95 % du rayonnement visible incident. Les éléments conducteurs 11 sont avantageusement déposés par evaporation sous vide. Entre les éléments conducteurs 11 , la lame de verre de protection 8 comporte des zones nues 12 qui ne subissent pas les pertes dues à la présence d'éléments conducteurs. De plus, l'absence des conducteurs permet de réduire, dans de faibles proportions, la masse de la cellule photovoltaïque. Avantageusement, la grille d'éléments conducteurs 11 de la face externe de la lame de verre de protection 8 se superpose avec la grille de l'électrode 4 de la première face principale de la cellule photovoltaïque 1. Ainsi, d'une part, les pertes par absorption de lumière, se situent au même endroit, ce qui permet d'augmenter la puissance électrique délivrée par la cellule photovoltaïque 1 et, d'autre part, l'on peut utiliser le même masque pour le dépôt par evaporation sous vide de l'électrode 4 et de la grille d'éléments conducteurs 11. Le dispositif d'évacuation des charges électrostatiques comporte avantageusement des moyens de connexion de la grille 10 d'éléments conducteurs 11 à l'électrode 4 évitant ainsi de devoir mettre en oeuvre un dispositif de connexion à la masse dédiée.
Dans l'exemple illustré sur les figures 2 et 3, ce dispositif de connexion comporte un bourrelet ou un parallélépipède rectangle conducteur 13, par exemple en alliage d'étain placé entre la barre omnibus 5 de l'électrode 4 et un profilé métallique 14 en C entourant un bord de la lame de verre de protection 8.
Avantageusement, le profilé 14 est fixé par élasticité sur le bord de la lame de verre de protection 8. Avantageusement, le profilé 14 est soudé à la barre omnibus
5 de l'électrode 4 par l'élévation de la température lors de la fixation de la lame de verre de protection 8 sur la cellule photovoltaïque 1.
Sur la figure 4, l'on peut voir un panneau solaire 15, par exemple pour usage spatial comportant une pluralité de cellules photovoltaïques 1 , selon l'invention, interconnectées en série et/ou en parallèle pour assurer l'alimentation électrique d'un satellite, par exemple d'un satellite de télécommunication.
Les panneaux solaires selon la présente invention sont d'un prix de revient inférieur aux panneaux pour satellites de recherche scientifique et à une tenue dans le temps nettement améliorée, cette performance n'étant pas dégradée par des cycles d'illuminations et d'obscurités subies normalement par un satellite de télécommunication.
Nous allons maintenant indiquer les rendements de quelques exemples de réalisation de cellules photovoltaïques selon la présente invention.
L'oxyde d'indium-étain en couches minces transmet typiquement 95 % de la lumière solaire incidente.
Exemple 1 : grille 10 d'éléments métalliques 11 réfléchissante (métallique) : transmission de lumière 0 %, surface couverte 3 à 4 % de la surface de la lame de verre de protection 8. Rendement obtenu : 96 à 97 %.
Exemple 2 : grille 10 d'éléments 11 en oxyde d'indium-étain transparent 95 % couvrant 3 à 4 % de la surface externe de la lame de verre de protection 8. Puissance obtenue et comprise entre 99,8 % et 99,95 % de la puissance nominale de la cellule photovoltaïque sans protection contre l'électricité statique.
Dans tous les cas, l'on obtient une diminution de la masse des panneaux solaires tout en obtenant une augmentation significative de la puissance électrique fournie.
La présente invention s'applique à la réalisation de cellules photovoltaïques et de panneaux solaires.
La présente invention s'applique principalement à la réalisation de cellules photovoltaïques et de panneaux solaires pour usage spatial.

Claims

REVENDICATIONS
1. Cellule photovoltaïque comprenant :
- une plaquette photovoltaïque (1 ) dont une première face principale (2) porte une première électrode (4) de collecte des charges, et une seconde face principale (3) opposée à la première face principale (2) porte une seconde électrode (7) de collecte de charges ;
- une lame de verre de protection (8) solidarisée avec la plaquette photovoltaïque (1), caractérisée en ce qu'elle comporte : - une grilie (10), en matériau sensiblement transparent, d'éléments conducteurs (11) d'évacuation des charges électrostatiques, déposée sur la face externe de la lame de verre de protection (8).
2. Cellule photovoltaïque selon la revendication 1 , caractérisée en ce que la grille (10) sensiblement transparente d'éléments conducteurs (11 ) d'évacuation des charges électrostatiques est réalisée en oxyde d'indium-étain (ITO).
3. Cellule photovoltaïque selon la revendication 1 ou 2, caractérisée en ce que les éléments conducteurs (11) de la grille (10) d'évacuation des charges électrostatiques sont superposés avec les éléments (6) de la première électrode (4).
4. Cellule photovoltaïque selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisée en ce que la grille (10) d'évacuation des charges électrostatiques est déposée sur la face externe de la lame de verre de protection (8) par evaporation sous vide.
5. Cellule photovoltaïque selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisée en ce que la lame de verre de protection (8) est solidarisée avec la plaquette photovoltaïque (1) par un film en PTFE dont l'épaisseur est comprise entre 20 et 50 μm, de préférence entre 25 et 50 μm.
6. Cellule photovoltaïque selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisée en ce qu'elle comporte des moyens de connexion de la grille (10) d'évacuation des charges électrostatiques à la première électrode (4).
7. Cellule photovoltaïque selon la revendication 6, caractérisée en ce que les moyens de connexion de la grille (10) d'évacuation des charges électrostatiques à la première électrode (4) comportent un conducteur électrique (14) s'étendant sensiblement sur toute la longueur du bord de la lame de verre de protection (8) se trouvant au-dessus d'une barre omnibus (5) de la première électrode (4).
8. Cellule photovoltaïque selon la revendication 7, caractérisée en ce que les moyens de connexion de la grille (10) d'évacuation des charges électrostatiques à la première électrode (4) comportent un profilé en C tenant par élasticité sur un bord de la lame de verre de protection (8).
9. Panneau solaire, notamment pour usage spatial, caractérisé en ce qu'il comporte une pluralité de cellules photovoltaïques selon l'une quelconque des revendications précédentes, connectées en série et/ou en parallèle.
10. Procédé de fabrication d'une cellule photovoltaïque comprenant les étapes consistant à : a) déposer un film mince en PTFE entre une plaquette photovoltaïque (1 ) et une lame de verre de protection (8) ; b) appliquer un champ électrique intense pour plaquer la lame de verre contre la plaquette photovoltaïque (1) ; c) chauffer l'ensemble à haute température, de préférence jusqu'au ramollissement de la lame de verre de protection (8), caractérisé en ce qu'il comporte les étapes consistant à, antérieurement ou pendant l'étape a) : d) fixer un élément conducteur (14), notamment un profilé connecté à la grille (10) d'évacuation des charges, sur un bord de la lame de verre de protection (8) ; e) déposer de la soude sur le bord du film de PTFE (9), dont la température de fusion est inférieure ou égale à la température de chauffage de l'étape c) ; f) aligner l'élément conducteur (14) connecté à la grille (10) d'évacuation des charges électrostatiques et la soudure (13) avec un élément de la première électrode, de la plaquette photovoltaïque (1 ), notamment avec une barre omnibus (5), de manière à ce que, lors de l'élévation de température de l'étape c), l'on assure simultanément la connexion de la grille (10) d'évacuation des charges électrostatiques avec la première électrode (4) et la solidarisation de la plaquette photovoltaïque avec la lame de verre de protection (8).
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