EP2510555A1 - Module bombe a cellules photovoltaïques - Google Patents

Module bombe a cellules photovoltaïques

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Publication number
EP2510555A1
EP2510555A1 EP10801627A EP10801627A EP2510555A1 EP 2510555 A1 EP2510555 A1 EP 2510555A1 EP 10801627 A EP10801627 A EP 10801627A EP 10801627 A EP10801627 A EP 10801627A EP 2510555 A1 EP2510555 A1 EP 2510555A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
photovoltaic cells
module according
module
curvature
polymer material
Prior art date
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Withdrawn
Application number
EP10801627A
Other languages
German (de)
English (en)
Inventor
Béatrice MOTTELET
Adèle VERRAT-DEBAILLEUL
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.)
Saint Gobain Glass France SAS
Compagnie de Saint Gobain SA
Original Assignee
Saint Gobain Glass France SAS
Compagnie de Saint Gobain SA
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Saint Gobain Glass France SAS, Compagnie de Saint Gobain SA filed Critical Saint Gobain Glass France SAS
Publication of EP2510555A1 publication Critical patent/EP2510555A1/fr
Withdrawn legal-status Critical Current

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Classifications

    • 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
    • Y02B—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO BUILDINGS, e.g. HOUSING, HOUSE APPLIANCES OR RELATED END-USER APPLICATIONS
    • Y02B10/00—Integration of renewable energy sources in buildings
    • Y02B10/10—Photovoltaic [PV]
    • 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
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02T—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
    • Y02T10/00—Road transport of goods or passengers
    • Y02T10/80—Technologies aiming to reduce greenhouse gasses emissions common to all road transportation technologies
    • Y02T10/90—Energy harvesting concepts as power supply for auxiliaries' energy consumption, e.g. photovoltaic sun-roof

Definitions

  • the present invention relates to photovoltaic cell modules, which are in particular looking increasingly complex forms with low radii of curvature, that is to say with pronounced curvatures.
  • the invention makes it possible to integrate even rigid photovoltaic cells in modules, in locations having a curvature even pronounced, along one or two secant axes, especially perpendicular.
  • the module of the invention can geometrically be defined as a sheet having a small thickness relative to its two other dimensions, and whose surface may have a more or less complex shape, more or less curved.
  • One of the two radii of curvature R 1 or R 2 may be sufficiently large relative to the other so that one can neglect the curvature in the direction di or d 2 corresponding to the curvature in the other perpendicular direction, and consider that the geometry of the module is then cylindrically curved (along a single axis).
  • Any transparent polymeric material may constitute the module: polycarbonate (PC), acrylic such as poly (methyl methacrylate) (PMMA), polyolefin such as polyethylene (PE), polypropylene (PP), polyamide (PA, especially PA66), poly (ethylene terephthalate) (PET), polyvinyl acetal, especially polyvinyl butyral (PVB), polyurethane (PU), copolymer such as acrylonitrile butadiene styrene (ABS), ethylene- vinyl acetate (EVA), ionomer resin (ethylene-acid copolymer (meth) acrylic ionic crosslinking, neutralized with a polyamine) including those of them which can be injection molded alone or in a mixture of several.
  • PC polycarbonate
  • PMMA polyolefin
  • PE polyethylene
  • PP polypropylene
  • PA polyamide
  • PA poly (ethylene terephthalate)
  • PET polyvinyl acetal, especially polyvinyl butyral (
  • the module of the invention consists of a sheet of such a polymer material in particular injected with total thickness e t , in which are embedded photovoltaic cells rectangular (or square).
  • this sheet may be joined to other transparent inorganic or organic glass or non-transparent via a layer of transparent adhesive interlayer such as PVB, PU, EVA or non-transparent ... to form a laminated module and / or with the interposition of a dry gas slide to form a multiple module, without departing from the scope of the invention.
  • any such additional components of the module are preferably assembled on the side of the sheet of polymer material incorporating photovoltaic cells, intended to be opposite to the sun, or possibly on its side intended to be oriented towards the sun provided that these additional constituents are transparent, pass a sufficiently large part of the solar radiation, have a high light transmission, and in particular, are not tinted.
  • the module may constitute a bodywork element or cowling of a motor vehicle or other transport vehicle, or for the building ...
  • the spacings between the photovoltaic cells, g 1 and g 2 in the directions di, respectively d 2 are arbitrary, chosen according to the visual impression that it is desired to obtain on one side or the other. other of the module.
  • the higher the values of g 1 and g 2 the greater the proportion of the surface of the module that can be transparent.
  • the photovoltaic cells are of thickness at most equal to 0.5 mm, considered negligible compared to the thickness of the module, which may be of the order of 3 - 4 mm for example.
  • the latter may be metallic or equivalent, with a thickness of between 25 and 500 ⁇ , preferably between 75 and 250 ⁇ , or a polymer such as polyimide with a thickness of between 13 and 125 ⁇ .
  • - flexible from 25 to 200, preferably 100 to 150 m thick, or
  • the active face of the photovoltaic cells may consist of an amorphous Si sheet having a thickness of between 20 and 200 ⁇ and associated for example with a flexible or polymeric metal base, or a crystalline Si sheet of thickness between 100 and 300 ⁇ and associated for example with a rigid metal base, or a thin layer type CIGS (Cu In Ga Se) or CdTe associated with a flexible or rigid base polymer, metal ...
  • At least one of said photovoltaic cells is rigidly supported, in particular with an active surface of mono- or polycrystalline silicon, whose yield is relatively high.
  • the polymeric material of which it is made is a polycarbonate and the minimum thickness of this polymeric material covering the photovoltaic cells on the side intended to be oriented towards the sun, e sup , is at least equal to 2.5 mm. This value is particularly recommended when a polycarbonate injection is implemented.
  • the total thickness of the polymer material, e t is advantageously at most equal to 4 mm.
  • the module of the invention has at least at one point a curvature along two perpendicular axes, in particular non-infinite values of Ri and R 2 . More specifically, according to an advantageous variant, Ri and R 2 are at most equal to 2000 mm, preferably 1500 mm and particularly preferably 1000 mm.
  • One of the curvatures in the direction di or 62 can be preferably pronounced, which is the expression of a complex shape of the module, in that at least one of the radii of curvature Ri and R 2 is at more than 1000 mm, preferably 750 mm, and particularly preferably 500 mm.
  • the other can be much larger, so that the curvature at this point can be considered as cylindrical (in only one of the two directions di or d2), without departing from the scope of the invention.
  • the transparent polymeric material in which the cells are embedded is the interlayer adhesive layer of a laminate; it can be polyvinyl butyral (PVB), polyurethane (PU), ethylene-vinyl acetate (EVA) ...
  • PVB polyvinyl butyral
  • PU polyurethane
  • EVA ethylene-vinyl acetate
  • This interlayer adhesive layer then connects two sheets of glass, or a sheet of glass and a sheet of another material for example polymer such as polycarbonate (PC), poly (methyl methacrylate) (PMMA), ionomer resin ..., or two such sheets of another material.
  • This interlayer adhesive layer of a laminate is then advantageously acoustic property, especially when the module is intended to be installed roof or windshield of electric vehicle: the rain for example is then less audible in the passenger compartment.
  • the photovoltaic cells are encapsulated in a damping envelope (in particular differential linear thermal expansion between the cells and the transparent polymer material in which they are embedded).
  • This damping envelope consists for example of polycarbonate (PC), polyimide (PI), poly (ethylene terephthalate) (PET), polypropylene (PP), polyethylene (PE), polyurethane (PU), a polymer fluorinated film as ethylene-tetrafluoroethylene (ETFE) copolymer, fluoroethylenepropylene (FEP) or equivalent, of thickness between 13 m and 2 mm, preferably at most equal to 500 ⁇ .
  • This envelope also protects its photovoltaic cell from moisture.
  • this damping envelope is preferably made of the same material as that in which it is intended to be integrated (polycarbonate in case of injection of polycarbonate, polyvinylbutyral or ethylene-vinyl acetate for example in the case of integration into a laminate).
  • the module comprises discrete rigid photovoltaic cells associated with a photovoltaic thin layer on a glass or polymer substrate in the more pronounced zones of curvature.
  • These rigid cells discretized then consist in particular at least in part of said rectangular photovoltaic cells of the module of the invention described above, in particular of the high efficiency type. They ensure curvature adaptation, optimal photovoltaic efficiency in their area and aesthetic and visual management of the brightness of the module opposite solar radiation.
  • the more pronounced areas of curvature may be edge areas; the use of a thin photovoltaic layer makes it possible to combine the increased electricity production of discrete rigid photovoltaic cells with a surface of the module with a varied and complex curvature.
  • the photovoltaic thin film is deposited for example on an inner face of the laminate.
  • the invention also aims to:
  • this module for a land, air or aquatic transport vehicle, in particular as a roof of a motor vehicle, for the building or street furniture (bus shelters, billboards, etc.), or as a partial element transparent, glazed, either as an entirely opaque element (bodywork, rollover %),
  • FIG. 1 is a schematic representation in perspective of a glazing unit (partially transparent module) according to the invention.
  • Figure 2 is a sectional view of this glazing.
  • the glazing 1 consists of a polycarbonate sheet of thickness e t in which are embedded flat rectangular photovoltaic cells 2 and rigid, active faces of monocrystalline silicon or poly-crystalline.
  • the thickness of the photovoltaic cells 2 is negligible compared to e t .
  • E t and E sup are 4 and 2.5 mm respectively.
  • the maximum values of the dimensions ti xt 2 of the photovoltaic cells are calculated as a function of the local radii of curvature Ri and R 2 , assuming respectively 2027.25 and 500 mm.
  • the spacing of the photovoltaic cells is chosen according to several criteria:
  • the module is a glazing (partly transparent) as in this example, the choice of the values of gi and g 2 has an aesthetic impact (various visual effects such as brightness gradients ...) seen from the opposite side to the sun ( interior of the vehicle, interior of building ...), whereas when the module is completely opaque, the choice of the values of gi and g 2 has an aesthetic incidence seen from the side of the sun.

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Abstract

L'invention a pour objet : un module en matériau polymère transparent dans lequel sont noyées des cellules photovoltaïques rectangulaires, caractérisé en ce que les côtés desdites cellules photovoltaïques sont de longueur ℓ1 et ℓ2 de directions respectives perpendiculaires d1 et d2, selon lesquelles le module présente une courbure de rayon Ri, respectivement R2, et en ce que, si et désigne l'épaisseur totale de matériau polymère et esup l'épaisseur minimale de matériau polymère recouvrant les cellules photovoltaïques du côté destiné à être orienté vers le soleil, on a, pour i = 1 et 2, formule (I); deux procédés de fabrication d'un tel module, son application pour un véhicule de transport, pour le bâtiment ou le mobilier urbain, et un toit ou une partie de toit de véhicule automobile comprenant un tel module.

Description

MODULE BOMBE A CELLULES PHOTOVOLTAÏQUES
La présente invention a trait aux modules à cellules photovoltaïques, dont on recherche en particulier des formes toujours plus complexes à rayons de courbure faibles, c'est-à-dire à courbures prononcées.
En particulier l'intégration de cellules photovoltaïques à haut rendement, de type à support rigide, n'a encore jamais pu être effectuée dans des modules présentant localement une courbure selon deux axes sécants.
Ce problème a maintenant pu être résolu par l'invention qui a pour objet un module en matériau polymère transparent dans lequel sont noyées des cellules photovoltaïques rectangulaires, qui se distingue par le fait que les côtés desdites cellules photovoltaïques sont de longueur fi et f2 de directions respectives perpendiculaires di et d2, selon lesquelles le module présente une courbure de rayon Ri, respectivement R2, et par le fait que si et désigne l'épaisseur totale de matériau polymère et esup l'épaisseur minimale de matériau polymère recouvrant les cellules photovoltaïques du côté destiné à être orienté vers le soleil, on a, pour i = 1 et 2,
Ainsi l'invention rend-elle possible l'intégration de cellules photovoltaïques même rigides dans des modules, en des localisations présentant une courbure même prononcée, selon un ou deux axes sécants, notamment perpendiculaires.
Le module de l'invention peut géométriquement être défini comme une nappe ayant une épaisseur petite par rapport à ses deux autres dimensions, et dont la surface peut avoir une forme plus ou moins complexe, plus ou moins bombée. L'un des deux rayons de courbure Ri ou R2 peut être suffisamment grand par rapport à l'autre pour qu'on puisse négliger la courbure selon la direction di ou d2 correspondante par rapport à la courbure selon l'autre direction perpendiculaire, et considérer que la géométrie du module est alors à courbure cylindrique (selon un seul axe).
Tout matériau polymère transparent peut constituer le module : polycarbonate (PC), acrylique tel que poly(méthacrylate de méthyle) (PMMA), polyoléfine telle que polyéthylène (PE), polypropylène (PP), polyamide (PA, notamment PA66), poly(téréphtalate d'éthylène) (PET), poly(acétal de vinyle) notamment poly(butyral de vinyle) (PVB), polyuréthane (PU), copolymère tel qu'acrylonitrile butadiène styrène (ABS), éthylène-acétate de vinyle (EVA), résine ionomère (copolymère éthylène-acide (méth)acrylique à réticulation ionique, neutralisé par une polyamine) notamment ceux d'entre eux qui peuvent être moulés par injection, seuls ou en mélange de plusieurs.
Le module de l'invention est constitué d'une feuille d'un tel matériau polymère notamment injecté d'épaisseur totale et, dans laquelle sont noyées des cellules photovoltaïques rectangulaires (ou carrées). Cependant cette feuille peut être assemblée à d'autres transparentes en verre minéral ou organique ou non transparentes par l'intermédiaire d'une couche d'adhésif intercalaire transparent tel que PVB, PU, EVA ou non transparent ... pour constituer un module feuilleté et/ou avec interposition d'une lame de gaz sec pour constituer un module multiple, sans sortir pour autant de la portée de l'invention.
Cependant, d'éventuels tels constituants supplémentaires du module sont de préférence assemblés du côté de la feuille en matériau polymère incorporant des cellules photovoltaïques, destiné à être opposé au soleil, ou éventuellement de son côté destiné à être orienté vers le soleil à condition que ces constituants supplémentaires soient transparents, laissent passer une partie suffisamment importante du rayonnement solaire, aient une transmission lumineuse élevée, et en particulier, ne soient pas teintés.
Si certaines parties de la surface du module sont transparentes, il peut être appelé vitrage. Si par contre cette surface est intégralement opaque, c'est-à-dire si un constituant au moins du module destiné à être positionné à l'arrière des cellules par rapport au soleil, est lui-même opaque sur toute sa surface, le module peut constituer un élément de carrosserie ou capotage de véhicule de transport automobile ou autre, ou pour le bâtiment ...
Il est précisé que dans le module, les espacements entre les cellules photovoltaïques, gi et g2 selon les directions di, respectivement d2, sont quelconques, choisis selon l'impression visuelle que l'on souhaite obtenir d'un côté ou de l'autre du module. Lorsqu'une partie de la surface du module est transparente, plus les valeurs de gi et g2 sont importantes, plus grande est la proportion de la surface du module susceptible d'être transparente. On peut ainsi obtenir des effets comparables à ceux d'un module teinté, ou un dégradé en faisant varier les valeurs de gi et/ou g2 sur la surface du module.
Les cellules photovoltaïques sont d'épaisseur au plus égales à 0,5 mm, considérées comme négligeables par rapport à l'épaisseur du module, pouvant être de l'ordre de 3 - 4 mm par exemple.
Elles sont constituées d'une face active solidarisée à une base souple ou rigide.
Cette dernière peut être métallique ou équivalent, d'épaisseur comprise entre 25 et 500 μιτι, de préférence entre 75 et 250 μιτι, ou polymère tel que polyimide d'épaisseur comprise entre 13 et 125 μιτι. Des exemples en sont une base de cellule en acier
- souple de 25 à 200, de préférence 100 à 150 m d'épaisseur, ou
- rigide de 100-500, de préférence 175 à 225 μιτι d'épaisseur.
La face active des cellules photovoltaïques peut être constituée d'une feuille de Si amorphe d'épaisseur comprise entre 20 et 200 μιτι et associée par exemple à une base métallique souple ou polymère, ou d'une feuille de Si cristallin d'épaisseur comprise entre 100 et 300 μιτι et associée par exemple à une base métallique rigide, ou encore d'une couche mince de type CIGS (Cu In Ga Se) ou CdTe associée à une base souple ou rigide polymère, métallique ...
Cependant, de préférence, une au moins desdites cellules photovoltaïques est à support rigide, notamment à face active de silicium mono-ou poly-cristallin, dont le rendement est relativement élevé.
Dans une réalisation préférée du module de l'invention, le matériau polymère dont il est constitué est un polycarbonate et l'épaisseur minimale de ce matériau polymère recouvrant les cellules photovoltaïques du côté destiné à être orienté vers le soleil, esup, est au moins égale à 2,5 mm. Cette valeur est particulièrement recommandée quand une injection de polycarbonate est mise en œuvre.
D'autre part, eu égard à des considérations de poids, encombrement ... en particulier dans le domaine du transport, tel qu'automobile, l'épaisseur totale de matériau polymère, et, est avantageusement au plus égale à 4 mm.
Le module de l'invention présente au moins en un point une courbure selon deux axes perpendiculaires, notamment des valeurs non infinies de Ri et R2. Plus précisément, conformément à une variante avantageuse, Ri et R2 sont au plus égaux à 2000 mm, de préférence à 1500 mm et de manière particulièrement préférée à 1000 mm.
L'une des courbures selon la direction di ou 62 peut être de préférence prononcée, ce qui est l'expression d'une forme complexe du module, par le fait que l'un au moins des rayons de courbure Ri et R2 est au plus égal à 1000 mm, de préférence à 750 mm, et de manière particulièrement préférée à 500 mm. Lorsque l'un des deux rayons de courbure Ri et R2 est ainsi particulièrement faible, l'autre peut être beaucoup plus important, de sorte qu'on peut considérer la courbure en ce point comme cylindrique (selon une seule des deux directions di ou d2), sans sortir du cadre de l'invention.
Dans une réalisation particulière du module de l'invention, le matériau polymère transparent dans lequel sont noyées les cellules constitue la couche adhésive intercalaire d'un feuilleté ; il peut s'agir de polyvinylbutyral (PVB), polyuréthane (PU), éthylène-acétate de vinyle (EVA) ... Cette couche adhésive intercalaire relie alors deux feuilles de verre, ou une feuille de verre et une feuille d'un autre matériau par exemple polymère tel que polycarbonate (PC), poly(méthacrylate de méthyle) (PMMA), résine ionomère..., ou encore deux telles feuilles d'un autre matériau. Cette couche adhésive intercalaire d'un feuilleté est alors avantageusement à propriété acoustique, en particulier quand le module est destiné à être installé en toit ou pare-brise de véhicule électrique : la pluie par exemple est alors moins audible dans l'habitacle.
Selon une caractéristique avantageuse, les cellules photovoltaïques sont encapsulées dans une enveloppe amortissante (notamment de dilatation thermique linéaire différentielle entre les cellules et le matériau polymère transparent dans lequel elles sont noyées). Cette enveloppe amortissante est constituée par exemple de polycarbonate (PC), polyimide (PI), poly(téréphtalate d'éthylène) (PET), polypropylène (PP), polyéthylène (PE), polyuréthane (PU), d'un film fluoré polymère comme copolymère éthylène-tétrafluoroéthylène (ETFE), fluoroéthylènepropylène (FEP) ou équivalent, d'épaisseur comprise entre 13 m et 2 mm, de préférence au plus égale à 500 μιτι. Cette enveloppe protège d'autre part sa cellule photovoltaïque de l'humidité. La surface extérieure de cette enveloppe amortissante est de préférence constituée du même matériau que celui dans lequel elle est destinée à être intégrée (polycarbonate en cas d'injection de polycarbonate, polyvinylbutyral ou éthylène-acétate de vinyle par exemple en cas d'intégration dans un feuilleté).
Selon une autre caractéristique avantageuse, le module comprend des cellules photovoltaïques rigides discrétisées associées à une couche mince photovoltaïque sur substrat verrier ou polymère dans les zones de courbures plus prononcées. Ces cellules rigides discrétisées sont alors notamment constituées au moins en partie desdites cellules photovoltaïques rectangulaires du module de l'invention décrites ci-dessus, notamment du type à haut rendement. Elles assurent une adaptation à la courbure, un rendement photovoltaïque optimal dans leur zone et une gestion esthétique et visuelle de la luminosité du côté du module opposé au rayonnement solaire. Les zones de courbures plus prononcées peuvent être des zones de bord; l'utilisation d'une couche mince photovoltaïque permet de combiner à la production d'électricité accrue des cellules photovoltaïques rigides discrétisées une surface du module à courbure variée et complexe. Dans un module feuilleté, la couche mince photovoltaïque est déposée par exemple sur une face intérieure du feuilleté.
L'invention a également pour objets :
- un procédé de fabrication d'un module tel que décrit précédemment, comprenant le positionnement des cellules photovoltaïques dans l'empreinte d'un moule d'injection de matériau polymère thermoplastique, puis l'injection de celui-ci ;
- un procédé de fabrication d'un autre module tel que décrit précédemment, comprenant l'incorporation des cellules photovoltaïques dans la couche adhésive intercalaire d'un feuilleté (par exemple en les intercalant entre deux feuilles constitutives de cette couche) préalablement à l'assemblage du feuilleté, puis cet assemblage par les moyens classiques (température, pression, dépression.),
- l'application de ce module pour un véhicule de transport terrestre, aérien ou aquatique, en particulier comme toit de véhicule automobile, pour le bâtiment ou le mobilier urbain (abribus, panneaux d'affichage ...), soit comme élément en partie transparent, vitrage, soit comme élément intégralement opaque (de carrosserie, capotage ...),
- un toit ou une partie de toit de véhicule automobile comprenant un module tel que décrit précédemment. L'invention est maintenant illustrée par les dessins annexés dans lesquels la Figure 1 est une représentation schématique en perspective d'un vitrage (module en partie transparent) selon l'invention, et
la Figure 2 est une vue en coupe de ce vitrage.
En référence aux Figures 1 et 2 ensemble, le vitrage 1 présente, par exemple au point O, une double courbure, de rayons respectifs Ri et R2 selon deux plans perpendiculaires Pi = (di ds), respectivement P2 = (d2 ds).
Le vitrage 1 est constitué d'une feuille de polycarbonate d'épaisseur et dans laquelle sont noyées des cellules photovoltaïques rectangulaires 2 planes et rigides, à faces actives en silicium mono- ou poly-cristallin.
L'épaisseur des cellules photovoltaïques 2 est négligeable par rapport à et. L'épaisseur minimale de polycarbonate recouvrant les cellules photovoltaïques 2 du côté destiné à être orienté vers le soleil, est esup.
Ici, Et et Esup valent respectivement 4 et 2,5 mm.
Les valeurs maximales des dimensions ti x t2 des cellules photovoltaïques sont calculées en fonction des rayons de courbure locaux Ri et R2, valant par hypothèse respectivement 2027,25 et 500 mm.
fi≤ 2 (4 - 2,5)(4 - 2,5 + 4054,50) ≤ 2 ^1,5(1,5 + 4054,50) ≤ 2 ^2,25 + 6081,75
≤ 156 mm.
Par le même calcul,
l2≤ 2 ^2,25 + 1500
≤ 77,52 mm.
L'espacement des cellules photovoltaïques, autrement dit les valeurs des espacements gi et g2, est choisi en fonction de plusieurs critères :
plus ces valeurs sont faibles et plus la surface de production d'électricité est importante ;
mais plus ces valeurs sont faibles et moins importante est la fraction de la surface du module susceptible de laisser passer une plus grande partie de la lumière solaire. Ainsi lorsque le module est un vitrage (en partie transparent) comme dans cet exemple, le choix des valeurs de gi et g2 a une incidence esthétique (effets visuels divers tels que dégradés de luminosité ...) vue du côté opposé au soleil (habitacle du véhicule, intérieur de bâtiment ...), tandis que lorsque le module est intégralement opaque, le choix des valeurs de gi et g2 a une incidence esthétique vue du côté du soleil.
Les connexions électriques reliant plusieurs cellules photovoltaïques entre elles, et celles-ci à un collecteur, ne sont pas représentées.
Ainsi a-t-on intégré des cellules photovoltaïques rigides à haut rendement dans un vitrage de forme complexe, par un procédé simple (injection de polycarbonate, feuilletage ...).

Claims

REVENDICATIONS
Module en matériau polymère transparent dans lequel sont noyées des cellules photovoltaïques rectangulaires, caractérisé en ce que les côtés desdites cellules photovoltaïques sont de longueur fi et f2 de directions respectives perpendiculaires di et d2, selon lesquelles le module présente une courbure de rayon Ri, respectivement R2, et en ce que, si et désigne l'épaisseur totale de matériau polymère et esup l'épaisseur minimale de matériau polymère recouvrant les cellules photovoltaïques du côté destiné à être orienté vers le soleil, on a, pour i = 1 et 2,
Module selon la revendication 1 , caractérisé en ce qu'une au moins desdites cellules photovoltaïques est à support rigide.
Module selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que ledit matériau polymère est un polycarbonate et en ce que l'épaisseur minimale de matériau polymère recouvrant les cellules photovoltaïques du côté destiné à être orienté vers le soleil, esup, est au moins égale à 2,5 mm.
Module selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que l'épaisseur totale de matériau polymère, et, est au plus égale à 4 mm.
Module selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que Ri et R2 sont au plus égaux à 2000 mm, de préférence à 1500 mm et de manière particulièrement préférée à 1000 mm.
Module selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que l'un au moins des rayons de courbure Ri et R2 est au plus égal à 1000 mm, de préférence à 750 mm et de manière particulièrement préférée, à 500 mm. Module selon l'une des revendications 1 , 2, 4, 5 et 6, caractérisé en ce que ledit matériau polymère transparent constitue la couche adhésive intercalaire d'un feuilleté.
Module selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que les cellules photovoltaïques sont encapsulées dans une enveloppe amortissante.
Module selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'il comprend des cellules photovoltaïques rigides discrétisées associées à une couche mince photovoltaïque sur substrat verrier ou polymère dans les zones de courbures plus prononcées.
10. Procédé de fabrication d'un module selon l'une des revendications précédentes à l'exception de la revendication 7, comprenant le positionnement des cellules photovoltaïques dans l'empreinte d'un moule d'injection de matériau polymère thermoplastique, puis l'injection de celui-ci.
1 1 . Procédé de fabrication d'un module selon l'une des revendications 1 , 2 et 4 à 9, comprenant l'incorporation des cellules photovoltaïques dans la couche adhésive intercalaire d'un feuilleté préalablement à l'assemblage de celui-ci, puis cet assemblage.
12. Application d'un module selon l'une des revendications 1 à 9 pour un véhicule de transport terrestre, aérien ou aquatique, pour le bâtiment ou le mobilier urbain.
13. Toit ou partie de toit de véhicule automobile comprenant un module selon l'une des revendications 1 à 9.
EP10801627A 2009-12-08 2010-12-06 Module bombe a cellules photovoltaïques Withdrawn EP2510555A1 (fr)

Applications Claiming Priority (2)

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