EP2751851A1 - Module photovoltaïque a liaisons mecaniques et electriques ameliorees - Google Patents

Module photovoltaïque a liaisons mecaniques et electriques ameliorees

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Publication number
EP2751851A1
EP2751851A1 EP12758433.2A EP12758433A EP2751851A1 EP 2751851 A1 EP2751851 A1 EP 2751851A1 EP 12758433 A EP12758433 A EP 12758433A EP 2751851 A1 EP2751851 A1 EP 2751851A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
type
photovoltaic module
mechanical
connection element
electrical connection
Prior art date
Legal status (The legal status 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 status listed.)
Withdrawn
Application number
EP12758433.2A
Other languages
German (de)
English (en)
Inventor
Eric Pilat
Alexandre Vachez
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.)
Commissariat a lEnergie Atomique et aux Energies Alternatives CEA
Original Assignee
Commissariat a lEnergie Atomique et aux Energies Alternatives CEA
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 Commissariat a lEnergie Atomique et aux Energies Alternatives CEA filed Critical Commissariat a lEnergie Atomique et aux Energies Alternatives CEA
Publication of EP2751851A1 publication Critical patent/EP2751851A1/fr
Withdrawn legal-status Critical Current

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Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10F—INORGANIC SEMICONDUCTOR DEVICES SENSITIVE TO INFRARED RADIATION, LIGHT, ELECTROMAGNETIC RADIATION OF SHORTER WAVELENGTH OR CORPUSCULAR RADIATION
    • H10F19/00—Integrated devices, or assemblies of multiple devices, comprising at least one photovoltaic cell covered by group H10F10/00, e.g. photovoltaic modules
    • H10F19/90—Structures for connecting between photovoltaic cells, e.g. interconnections or insulating spacers
    • H10F19/902—Structures for connecting between photovoltaic cells, e.g. interconnections or insulating spacers for series or parallel connection of photovoltaic cells
    • H10F19/904—Structures for connecting between photovoltaic cells, e.g. interconnections or insulating spacers for series or parallel connection of photovoltaic cells characterised by the shapes of the structures
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01R—ELECTRICALLY-CONDUCTIVE CONNECTIONS; STRUCTURAL ASSOCIATIONS OF A PLURALITY OF MUTUALLY-INSULATED ELECTRICAL CONNECTING ELEMENTS; COUPLING DEVICES; CURRENT COLLECTORS
    • H01R13/00—Details of coupling devices of the kinds covered by groups H01R12/70 or H01R24/00 - H01R33/00
    • H01R13/73—Means for mounting coupling parts to apparatus or structures, e.g. to a wall
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02S—GENERATION OF ELECTRIC POWER BY CONVERSION OF INFRARED RADIATION, VISIBLE LIGHT OR ULTRAVIOLET LIGHT, e.g. USING PHOTOVOLTAIC [PV] MODULES
    • H02S40/00—Components or accessories in combination with PV modules, not provided for in groups H02S10/00 - H02S30/00
    • H02S40/30—Electrical components
    • H02S40/36—Electrical components characterised by special electrical interconnection means between two or more PV modules, e.g. electrical module-to-module connection
    • 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

Definitions

  • Photovoltaic module with improved mechanical and electrical connections.
  • the present invention relates to a photovoltaic module device.
  • the invention also relates to a set of photovoltaic modules.
  • a photovoltaic module device 50 known from the prior art is described hereinafter with reference to FIG.
  • the photovoltaic module device comprises a photovoltaic module 51 itself, a connection box 52 from which connection cables 53 and 55 come out at the ends of which are connectors 54 and 56.
  • module devices 50 With such module devices, it is possible to make an assembly 60 shown in FIG. 2 and in which module devices 50 are connected in series in two loops 62 and 61.
  • the module devices are connected to each other via the connection cables 53 and 55 and via the connectors 54 and 56.
  • the object of the invention is to provide a photovoltaic module to overcome the problems mentioned above and improve the photovoltaic modules known from the prior art.
  • the invention provides a photovoltaic module for a quick, easy, reliable and economical installation of a set of interconnected modules.
  • a device according to the invention is defined by claim 1. Different embodiments of the device are defined by claims 2 to 16.
  • a connection element according to the invention is defined by claim 18.
  • connection element is defined by claims 19 to 20.
  • the accompanying drawings show, by way of example, several embodiments of a photovoltaic module according to the invention.
  • Figure 1 is a perspective view of a photovoltaic module known from the prior art.
  • Figure 2 is a schematic view of a set of photovoltaic modules known from the prior art and interconnected.
  • Figure 3 is a schematic view of an embodiment of a photovoltaic module according to the invention.
  • Figure 4 is a schematic view of a set of photovoltaic modules according to the invention and interconnected.
  • Figures 5 to 7 show the steps of a method of mounting such an assembly, the modules having a first embodiment of connection elements.
  • Fig. 8 shows a second embodiment of connection elements.
  • Fig. 9 shows a third embodiment of a connection element.
  • Fig. 10 shows an embodiment of a photovoltaic module device illustrating a second aspect of the invention.
  • a first embodiment of a photovoltaic module device 1 is described below with reference to FIGS. 3 and 5. It comprises a photovoltaic module 4 and an electrical connection element 2 of the first type.
  • the first type connection element comprises an electrical connector 24, 25 of the first type, for example a male connector, and a first element 23, 26 of mechanical connection of the photovoltaic module to the electrical connector of the first type.
  • mechanical connecting element is meant any rigid or semi-rigid mechanical connection element. The rigidity of this connection is sufficient to allow to plug or snap the first type of electrical connector into a complementary element, such as a second type of electrical connector, without exerting mechanical action directly on the first type electrical connector, preferably, by exerting a mechanical action on the photovoltaic module 4.
  • this rigidity is such that under the insertion force of the first and second connectors, the first type connector moves less than 5 mm, preferably less than 2 mm.
  • An electric wire or electric cable as known from the prior art does not constitute a mechanical connecting element in the sense of the invention.
  • the device also comprises an electrical connection element 3 of the second type comprising an electrical connector 34, 35 of the second type, for example a female connector, and a second element 33, 36 for mechanically connecting the photovoltaic module to the electrical connector of the second type.
  • the first type electrical connection element is arranged so that it can cooperate by plugging with a second type electrical connection element of a first other adjacent photovoltaic module device.
  • the second type of electrical connection element 3 is arranged so as to cooperate by plugging with a first type electrical connection element of a second other adjacent photovoltaic module device.
  • the electrical connection elements of the first type and / or second type are preferably arranged at an edge 5, 6, 7 of the photovoltaic module. They can be arranged on the same face of a photovoltaic module or on different sides of a photovoltaic module.
  • the first type electrical connection element and the second type electrical connection element are aligned along an axis parallel to the length of the photovoltaic module.
  • Such modules allow the assembly of a line of module devices in a set 70 of several photovoltaic module devices.
  • the first type electrical connection element 2 and the element 3 of the second type of electrical connection are arranged on two adjacent sides of the photovoltaic module.
  • Such modules allow the assembly of module devices to form an angle in the assembly 70 of several photovoltaic module devices.
  • connection element 2 of the first type comprises a first type electrical connector 24, 25, a first element 23, 26 for mechanical connection of the photovoltaic module 4 to the first type electrical connector 24, 25.
  • the mechanical connection element comprises a first guide member 26 and a stop 23.
  • the first type connector comprises a body 24 and a head 25.
  • the guide member 26 guides the first type connector via the body of the latter.
  • the guide element consists of a flexible element such as a diaphragm in the opening of which the body 24 of the first type connector.
  • the guide member guides the first type connector in a direction 29 while allowing some swiveling around this direction.
  • the first mechanical connection element of the photovoltaic module to the electrical connector of the first type is advantageously a mechanical connection element allowing at least a certain degree of freedom of movement of the electrical connector of the first type with respect to the photovoltaic module.
  • the six degrees of freedom are possible within a certain limit, that is to say that the amplitude of each degree of freedom is limited.
  • the amplitudes of displacements possible translation between the first type electrical connector and the photovoltaic module are not necessarily the same in all directions.
  • the amplitudes of displacements on the plane parallel to the surface of the modules in X and Y will be 0.5 mm while on the perpendicular axis Z it will be able to be satisfied with 0.1 mm.
  • the amplitudes of the possible rotational displacements between the first type electrical connector and the photovoltaic module are not necessarily the same in all directions.
  • the magnitudes of rotations can be 1 ° along the X, Y and 0.5 ° axes on the Z axis.
  • degrees of freedom of rotation (among the rotation perpendicular to the plane of the module, the rotation parallel to the edge of the module on which the connection element is mounted and the rotation perpendicular to the edge of the module on which the connection element is mounted) may be allowed. Any combination of free degrees of freedom is possible.
  • the first mechanical connection element may comprise a return element in a rest position of the first type electrical connector relative to the photovoltaic module.
  • the return element makes it possible to recall in a rest position relative to each degree of freedom for which mobility exists.
  • the intensities of the recall efforts may be different for different degrees of freedom.
  • the intensity of the return force increases with the distance from the current position of the electrical connector relative to the rest position.
  • the first type connector is electrically connected, for example at its body, to an electrical cable 22 connection connected to another of these ends to a connection or a terminal 21 provided on the photovoltaic module.
  • the second type connection element 3 has the same structure as the first type connection element.
  • the elements of the second type connector performing the same function as the elements of the first type connector have numbers of the units of the same reference numerals.
  • the only structural difference between the first type connection element and the second type connection element relates to the connector which is first type for the first type connection element and which is of second type for the element second type of connection. Any combination of free degrees of freedom is therefore also possible.
  • the structure of the second type connection element also differs from the structure of the first type connection element in that it comprises a second mechanical connection element of the second type connection element.
  • photovoltaic module to the electrical connector of the second type which advantageously does not allow all the same degrees of freedom of movement of the electrical connector of the second type with respect to the photovoltaic module as those authorized from the electrical connector of the first type with respect to the photovoltaic module.
  • the second mechanical connecting element can provide a rigid attachment of the second type connector to the photovoltaic module.
  • the rigid attachment can be provided for one or more directions only according to which the first mechanical connecting element allows a degree of freedom.
  • the first type connector can also be a female connector and the second type connector, a male connector.
  • connection elements are in contact and a mechanical action is applied to insert the connection elements. This causes the connectors to move relative to the modules. This action (and its reaction) are represented by arrows 27 and 37.
  • the connectors of the first type and of the second type come into contact with stops 23 and 33.
  • the action (and the reaction) is maintained until the first and second connectors are plugged in. of second type.
  • the connectors are to some extent released from the guide elements and they can move relative to the photovoltaic modules with greater freedom.
  • relative movements of the photovoltaic modules with respect to others which may be due to wind and / or expansion, are possible.
  • connection element according to the invention A second embodiment of a connection element according to the invention and a photovoltaic module according to the invention is described hereinafter with reference to FIG. 8.
  • connection elements 2 ', 3' differ only from the connection elements previously described in that the mechanical connection elements comprise one or more springs 12, 13.
  • the mechanical connection elements allow to ensure a correct plugging of the connectors without intervention of an operator directly at these and to ensure a possible displacement of the connectors relative to the photovoltaic modules to a certain extent.
  • connection element according to the invention and a photovoltaic module according to the invention is described hereinafter with reference to FIG. 9.
  • connection element 2 the physical structure of the connection element 2 "is quite different from the previous ones.
  • the mechanical connection element comprises an envelope 203 of determined rigidity surrounding a conductor 201 to which the first type connector is connected.
  • An electrical insulating layer 202 is inserted between the conductor 201 and the envelope This envelope is also fixed to the photovoltaic module.
  • the mechanical connection element here the envelope, ensures proper plugging of the connectors without intervention of an operator directly at the level of these and to ensure a possible displacement of the connectors relative to the photovoltaic modules in a certain extent. This is allowed by a determination and an embodiment of a jacket 203 of suitable rigidity.
  • connection element ensures both the electrical connection of the connector to the photovoltaic module and the mechanical connection of the connector to the photovoltaic module.
  • the photovoltaic module comprises a photovoltaic cell, in particular several photovoltaic cells. It can include between 60 and 72 photovoltaic cells.
  • the photovoltaic module device further comprises a mechanical fastening element for mechanical attachment to another adjacent photovoltaic module device.
  • the mechanical fastening element is independent of the electrical connection element.
  • independent it is understood that the elements are not located in the same places on the photovoltaic module device and / or that they do not share a common element and / or that no electrical connection function is ensured. by the mechanical fastening element and / or that no mechanical fastening function is provided by the electrical connection element.
  • the photovoltaic module device 1 has elements 2, 3 of electrical connection adapted to allow its electrical connection to the adjacent panels preferably having the same elements of electrical connection. Connection elements 2 each cooperate with a connection element 3.
  • the photovoltaic module device 1 has mechanical fixing elements 200, 300 adapted to allow its mechanical attachment to adjacent panels preferably having the same mechanical fastening elements.
  • the fasteners 200 each cooperate with a fastener 300. These fasteners and connecting members are separate or independent.
  • four sides of the photovoltaic module device are provided with connecting members to adjacent devices and fasteners to adjacent devices (partially shown in unassembled configuration in Fig. 10).
  • a frame 8 makes it possible to respond to mechanical and electrical problems.
  • the frame 8 incorporates fastening elements 200, 300 for mechanically linking the module devices to each other.
  • the mounting of the module devices is by this configuration greatly facilitated.
  • Module assembly dies can even be made at the factory to be set up using a crane truck on site.
  • the frame 8 also incorporates connection elements 2, 3 for electrically connecting the module devices to each other. Activation or electrical connection of each module can be carried out after installation on site. This is made possible by the independence existing between the fasteners of the module devices and the electrical connection elements.
  • two adjacent devices can be assembled or fixed to each other by moving relatively along the Z axis or substantially along this axis Z. Any other relative movement can also allow this assembly.
  • the residual clearance between these modules must for example be greater than 0.01 mm and less than the maximum deflection tolerable by the electrical connection elements between the module devices.
  • the mechanical link must withstand the force of the wind.
  • the mechanical fasteners and the electrical connections between the module devices must possibly be made on the 4 sides of the devices.
  • the solution is based on a management of relative mechanical tolerances between the electrical connector and the mechanical connection of the module.
  • the amplitudes of the various degrees of freedom (rotation, translation) of the electrical connections are greater to the amplitudes of the different degrees of freedom of the mechanical fixations.
  • the clearance at the mechanical attachment is lower than that at the electrical connection so that there is no mechanical stress at the electrical connection.
  • the mechanical fasteners that have to handle the transmission of forces.
  • the amplitudes of the various degrees of freedom (rotation, translation) of the electrical connection elements are greater than the amplitudes of the different degrees of freedom of the mechanical fasteners.
  • the photovoltaic module device integrates, preferably on each edge of the frame: a mechanical fastening element to an adjacent device, the element allowing, for example, aligning the frames together with a maximum clearance of ⁇ 0.03 mm, and
  • connection element to an adjacent device, the connection element for example to ensure good electrical contact without mechanical stresses and despite a possible misalignment between two adjacent devices of maximum ⁇ 0.5 mm.
  • the mechanical fasteners collect all the mechanical forces due to differential expansion, wind. These elements may in particular be constituted by screw systems or by spring ball lock. Preferably, fastenings are made by releasably clipping the devices onto each other.
  • the disassembly effort must be greater than the usual forces experienced by the devices during assembly, during expansion and under the effects of wind. Nevertheless, the disassembly effort must remain reasonable to allow an operator to easily perform maintenance operations requiring disassembly.
  • An embodiment of electrical connection elements can be made male side by a simple cylindrical shaft and female side by cuts in a conductive blade.
  • the blade may comprise a circular cutout of diameter slightly less than that of the shaft and radial cuts extending from the circular cut. The tree can thus enter the cut and deform the blade around it. This deformation is the consequence of a contact that is assured.
  • the mechanical fasteners are positioned in the corners of the module device, particularly in the corners of the frame. It is thus possible to improve the positioning of the devices to each other. With this second aspect of the invention, the pose can be simplified by transferring the stresses to the mechanical fastening elements. This improves the installation tolerance.
  • the mechanical tolerance of all the assembled devices thus refers to a support type roof and chassis.
  • the frame is molded in one piece, see directly molded around the photovoltaic module 4.
  • the materials used for this molding are preferably made of plastic, electrically insulating, with excellent durability to UV (ultra-violet) , at the temperature (negative -60 ° C for example and positive + 125 ° C for example). It is conceivable to make the frame in extruded profiles type PVC, to reduce the cost and complexity of manufacture. These techniques are based on PVC window manufacturing methods. Polyurethane, Polypropylene, ABS, POM or other plastics that meet the performance and cost requirements can also be used. The use of metal parts such as steel, aluminum or zinc is also possible. These materials meet the requirements for fire reaction, fire resistance (class MO or M1, NFP92-50X) and electrical hazards.

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  • Photovoltaic Devices (AREA)

Abstract

Dispositif de module photovoltaïque (1) comprenant un module photovoltaïque (4) et un élément de connexion électrique de premier type (2), caractérisé en ce que l'élément de connexion de premier type comprend un connecteur électrique de premier type (24, 25) et un premier élément (23, 26) de liaison mécanique du module photovoltaïque au connecteur électrique de premier type.

Description

Module photovoltaïque à liaisons mécaniques et électriques améliorées.
La présente invention concerne un dispositif de module photovoltaïque. L'invention concerne aussi un ensemble de modules photovoltaïques.
Il est connu de réaliser des modules photovoltaïques en connectant électriquement plusieurs cellules photovoltaïques les unes aux autres. Les modules sont connectés entre eux en série ou en parallèle par l'intermédiaire de câbles équipés de connecteurs standards. Il existe de nombreux types de connecteurs standards. La connexion par câble permet d'établir une connexion électrique entre les modules et permet de par sa flexibilité une bonne compensation des défauts d'alignement et des éventuelles dilatations différentielles que l'on peut observer en particulier sur les toitures. Un dispositif de module photovoltaïque 50 connu de l'art antérieur est décrit ci- après en référence à la figure 1 . Le dispositif de module photovoltaïque comprend un module photovoltaïque 51 proprement dit, un boîtier de connexion 52 duquel sortent des câbles de connexion 53 et 55 aux extrémités desquels se trouvent des connecteurs 54 et 56.
Avec de tels dispositifs de modules, il est possible de réaliser un ensemble 60 représenté à la figure 2 et dans lequel des dispositifs de modules 50 sont montés en série dans deux boucles 62 et 61 . Les dispositifs de modules sont reliés les uns aux autres via les câbles de connexion 53 et 55 et via les connecteurs 54 et 56.
En plus des aspects coût et difficulté de mise en œuvre, les câbles présentent un risque de défaillance important. En effet le câble est par nature fragile et il est courant de voir des câbles endommagés sur les chantiers. De plus, le passage des câbles nécessite souvent une infrastructure particulière type chemin de câble. Le but de l'invention est de fournir un module photovoltaïque permettant de remédier aux problèmes évoqués précédemment et améliorant les modules photovoltaïques connus de l'art antérieur. En particulier, l'invention propose un module photovoltaïque permettant une installation rapide, aisée, fiable et économique d'un ensemble de modules interconnectés.
Un dispositif selon l'invention est défini par la revendication 1 . Différents modes de réalisation du dispositif sont définis par les revendications 2 à 16.
Un ensemble selon l'invention est défini par la revendication 17. Un élément de connexion selon l'invention est défini par la revendication 18.
Différents modes de réalisation de l'élément de connexion sont définis par les revendications 19 à 20. Les dessins annexés représentent, à titre d'exemples, plusieurs modes de réalisation d'un module photovoltaïque selon l'invention.
La figure 1 est une vue en perspective d'un module photovoltaïque connu de l'art antérieur.
La figure 2 est une vue schématique d'un ensemble de modules photovoltaïques connus de l'art antérieur et interconnectés.
La figure 3 est une vue schématique d'un mode de réalisation d'un module photovoltaïque selon l'invention. La figure 4 est une vue schématique d'un ensemble de modules photovoltaïques selon l'invention et interconnectés.
Les figures 5 à 7 représentent les étapes d'un procédé de montage d'un tel ensemble, les modules présentant un premier mode de réalisation d'éléments de connexion.
La figure 8 représente un deuxième mode de réalisation d'éléments de connexion.
La figure 9 représente un troisième mode de réalisation d'un élément de connexion.
La figure 10 représente un mode de réalisation d'un dispositif de module photovoltaïque illustrant un deuxième aspect de l'invention.
Un premier mode de réalisation d'un dispositif de module photovoltaïque 1 est décrit ci-après en référence aux figures 3 et 5. Il comprend un module photovoltaïque 4 et un élément 2 de connexion électrique de premier type. L'élément de connexion de premier type comprend un connecteur électrique 24, 25 de premier type, par exemple un connecteur mâle, et un premier élément 23, 26 de liaison mécanique du module photovoltaïque au connecteur électrique de premier type. Par « élément de liaison mécanique », on entend tout élément de liaison mécanique rigide ou semi-rigide. La rigidité de cette liaison est suffisante pour permettre d'enficher ou d'encliqueter le connecteur électrique de premier type dans un élément complémentaire, comme un connecteur électrique de deuxième type, sans exercer d'action mécanique directement sur le connecteur électrique de premier type, de préférence en exerçant une action mécanique sur le module photovoltaïque 4. En particulier, cette rigidité est telle que sous l'effort d'enfichage, des premier et deuxième connecteurs, le connecteur de premier type se déplace de moins de 5 mm, de préférence de moins de 2 mm. Un fil électrique ou câble électrique tel que connu de l'art antérieur ne constitue pas un élément de liaison mécanique au sens de l'invention. Le dispositif comprend aussi un élément de connexion électrique 3 de deuxième type comprenant un connecteur électrique 34, 35 de deuxième type, par exemple un connecteur femelle, et un deuxième élément 33, 36 de liaison mécanique du module photovoltaïque au connecteur électrique de deuxième type.
Comme représenté à la figure 4, l'élément de connexion électrique de premier type est agencé de sorte à pouvoir coopérer par enfichage avec un élément de connexion électrique de deuxième type d'un premier autre dispositif de module photovoltaïque adjacent. De même, l'élément 3 de connexion électrique de deuxième type est agencé de sorte à pouvoir coopérer par enfichage avec un élément de connexion électrique de premier type d'un deuxième autre dispositif de module photovoltaïque adjacent. Pour ce faire, les éléments de connexion électrique de premier type et/ou de deuxième type sont de préférence agencés au niveau d'un bord 5, 6, 7 du module photovoltaïque. Ils peuvent être agencés sur une même face d'un module photovoltaïque ou sur différentes faces d'un module photovoltaïque.
Selon une première variante de dispositif 1 , l'élément de connexion électrique de premier type et l'élément de connexion électrique de deuxième type sont alignés selon un axe parallèle à la longueur du module photovoltaïque. De tels modules permettent l'assemblage d'une ligne de dispositifs de modules dans un ensemble 70 de plusieurs dispositifs de modules photovoltaïques. Selon une deuxième variante de dispositif 1 ' et une troisième variante de dispositif 1 ", l'élément de connexion électrique 2 de premier type et l'élément de connexion électrique 3 de deuxième type sont disposés sur deux côtés adjacents du module photovoltaïque. De tels modules permettent l'assemblage de dispositifs de modules de manière à former un angle dans l'ensemble 70 de plusieurs dispositifs de modules photovoltaïques.
Comme représenté aux figures 5 à 7, un premier mode de réalisation d'un élément de connexion de premier type et un premier mode de réalisation d'un élément de connexion de deuxième type sont assemblés. L'élément de connexion 2 de premier type comprend un connecteur électrique de premier type 24, 25, un premier élément 23, 26 de liaison mécanique du module photovoltaïque 4 au connecteur électrique de premier type 24, 25. L'élément de liaison mécanique comprend un premier élément de guidage 26 et une butée 23. Le connecteur de premier type comprend un corps 24 et une tête 25. L'élément de guidage 26 permet de guider le connecteur de premier type via le corps de ce dernier. Par exemple, l'élément de guidage consiste en un élément souple comme un diaphragme dans l'ouverture duquel vient le corps 24 du connecteur de premier type. L'élément de guidage permet de guider le connecteur de premier type selon une direction 29 tout en permettant un certain rotulage autour de cette direction. Par ailleurs, le déplacement du connecteur de premier type par rapport au module photovoltaïque se fait contre l'action d'un effort résistant défini par l'élément de guidage. Ce déplacement est limité par la butée 23. Le premier élément de liaison mécanique du module photovoltaïque au connecteur électrique de premier type est avantageusement un élément de liaison mécanique autorisant au moins un certain degré de liberté de déplacement du connecteur électrique de premier type par rapport au module photovoltaïque. Avantageusement, les six degrés de libertés sont possibles dans une certaine limite, c'est-à-dire que l'amplitude de chaque degré de liberté est limitée. Avantageusement encore, les amplitudes des déplacements de translation possibles entre le connecteur électrique de premier type et le module photovoltaïque ne sont pas nécessairement les mêmes dans toutes les directions. Dans une modalité de mise en application, les amplitudes de déplacements sur le plan parallèle à la surface des modules en X et Y seront de 0,5 mm alors que sur l'axe perpendiculaire Z on pourra se contenter de 0,1 mm. Bien évidemment, seulement certains degrés de liberté de translation (parmi la translation perpendiculaire au plan du module, la translation parallèlement au bord du module sur lequel l'élément de connexion est monté et la translation perpendiculairement au bord du module sur lequel l'élément de connexion est monté) peuvent être autorisés. De même, les amplitudes des déplacements de rotation possibles entre le connecteur électrique de premier type et le module photovoltaïque ne sont pas nécessairement les mêmes dans toutes les directions. Dans une modalité de mise en application, les amplitudes de rotations peuvent être de 1 ° suivant les axes X, Y et 0,5° sur l'axe Z. Bien évidemment, seulement certains degrés de liberté de rotation (parmi la rotation perpendiculaire au plan du module, la rotation parallèlement au bord du module sur lequel l'élément de connexion est monté et la rotation perpendiculairement au bord du module sur lequel l'élément de connexion est monté) peuvent être autorisés. Toute combinaison de degrés de liberté libres est possible.
Comme vu précédemment, le premier élément de liaison mécanique peut comprendre un élément de rappel dans une position de repos du connecteur électrique de premier type par rapport au module photovoltaïque. Ainsi, l'élément de rappel permet de rappeler dans une position de repos relative à chaque degré de liberté pour lequel il existe une mobilité. Les intensités des efforts de rappels peuvent être différentes pour différents degrés de liberté. De préférence, l'intensité de l'effort de rappel augmente avec l'éloignement de la position courante du connecteur électrique par rapport à la position de repos. Une telle structure permet de connecter électriquement deux modules photovoltaïques l'un à l'autre tout en autorisant de légers déplacements de ceux-ci l'un par rapport à l'autre. Ainsi, on conserve une possibilité de mouvement entre deux modules photovoltaïques connectés électriquement entre eux.
Par ailleurs, le connecteur de premier type est relié électriquement, par exemple au niveau de son corps, à un câble électrique 22 de connexion relié à une autre de ces extrémités à une connexion ou une borne 21 prévue sur le module photovoltaïque.
Selon un premier mode de réalisation d'élément de connexion, l'élément de connexion de deuxième type 3 présente la même structure que l'élément de connexion de premier type. Les éléments du connecteur de deuxième type assurant la même fonction que les éléments du connecteur de premier type présentent des chiffres des unités des références numériques identiques. La seule différence de structure entre l'élément de connexion de premier type et l'élément de connexion de deuxième type concerne le connecteur qui est de premier type pour l'élément de connexion de premier type et qui est de deuxième type pour l'élément de connexion de deuxième type. Toute combinaison de degrés de liberté libres est donc aussi possible.
Selon un deuxième mode de réalisation d'élément de connexion, la structure de l'élément de connexion de deuxième type diffère aussi de la structure de l'élément de connexion de premier type en ce qu'il comprend un deuxième élément de liaison mécanique du module photovoltaïque au connecteur électrique de deuxième type qui n'autorise avantageusement pas tous les mêmes degrés de liberté de déplacement du connecteur électrique de deuxième type par rapport au module photovoltaïque que ceux autorisés du connecteur électrique de premier type par rapport au module photovoltaïque. Par exemple, le deuxième élément de liaison mécanique peut assurer une fixation rigide du connecteur de deuxième type au module photovoltaïque. Avantageusement encore, la fixation rigide peut être assurée pour une ou plusieurs directions seulement selon lesquelles le premier élément de liaison mécanique autorise un degré de liberté.
Le connecteur de premier type peut aussi être un connecteur femelle et le connecteur de deuxième type, un connecteur mâle.
Un mode de réalisation d'un procédé d'assemblage de plusieurs modules photovoltaïques selon l'invention est décrit ci-après en référence aux figures 5 à 7.
Dans une première étape représentée à la figure 5, on approche deux modules photovoltaïques l'un de l'autre. On approche donc un élément de connexion de premier type 2 d'un élément de connexion de deuxième type 3.
Dans une deuxième étape représentée à la figure 6, les éléments de connexion sont en contact et on applique une action mécanique permettant l'enfichage des éléments de connexion. Ceci provoque un déplacement des connecteurs par rapport aux modules. Cette action (et sa réaction) sont représentées par les flèches 27 et 37.
Dans une troisième étape représentée à la figure 7, les connecteurs du premier type et du deuxième type arrivent en contact contre les butées 23 et 33. L'action (et la réaction) est maintenue jusqu'à l'enfichage des connecteurs de premier et de deuxième type. On remarque qu'une fois dans cette position de contact contre les butées, les connecteurs sont dans une certaine mesure libérés des éléments de guidage et qu'ils peuvent donc se déplacer par rapport aux modules photovoltaïques avec une plus grande liberté. Ainsi, des mouvements relatifs des modules photovoltaïques les uns par rapport aux autres, qui peuvent être notamment dus au vent et/ou à des dilatations, sont possibles.
Un deuxième mode de réalisation d'un élément de connexion selon l'invention et d'un module photovoltaïque selon l'invention est décrit ci-après en référence à la figure 8.
Dans ce deuxième mode de réalisation, les éléments de connexion 2', 3' diffèrent seulement des éléments de connexion précédemment décrits en ce que les éléments de liaison mécanique comprennent un ou plusieurs ressorts 12, 13. Comme vu précédemment, les éléments de liaison mécanique permettent d'assurer un enfichage correct des connecteurs sans intervention d'un opérateur directement au niveau de ceux-ci et d'assurer un déplacement possible des connecteurs relativement aux modules photovoltaïques dans une certaine mesure.
Un troisième mode de réalisation d'un élément de connexion selon l'invention et d'un module photovoltaïque selon l'invention est décrit ci-après en référence à la figure 9.
Dans ce troisième mode de réalisation, la structure physique de l'élément de connexion 2" est assez différente des précédentes. L'élément de liaison mécanique comprend une enveloppe 203 de rigidité déterminée entourant un conducteur 201 auquel est lié le connecteur de premier type. Une couche isolante électrique 202 est insérée entre le conducteur 201 et l'enveloppe. Cette enveloppe est par ailleurs fixée au module photovoltaïque. Comme précédemment, l'élément de liaison mécanique, ici l'enveloppe, permet d'assurer un enfichage correct des connecteurs sans intervention d'un opérateur directement au niveau de ceux-ci et d'assurer un déplacement possible des connecteurs relativement aux modules photovoltaïques dans une certaine mesure. Ceci est permis par une détermination et une réalisation d'une enveloppe 203 de rigidité adaptée.
On remarque que dans les différents modes de réalisation de l'élément de connexion, celui-ci assure à la fois la liaison électrique du connecteur au module photovoltaïque et la liaison mécanique du connecteur au module photovoltaïque.
Grâce aux dispositifs selon l'invention, les opérations de montage et de démontage de modules photovoltaïques sont simplifiées et fiabilisées.
Le module photovoltaïque comprend une cellule photovoltaïque, en particulier plusieurs cellules photovoltaïques. Il peut notamment comprendre entre 60 et 72 cellules photovoltaïques.
Selon un deuxième aspect de l'invention, le dispositif de module photovoltaïque comprend encore un élément de fixation mécanique destiné à la fixation mécanique à un autre dispositif de module photovoltaïque adjacent. De préférence, l'élément de fixation mécanique est indépendant de l'élément de connexion électrique. Par « indépendant », on comprend que les éléments ne sont pas localisés aux mêmes endroits sur le dispositif de module photovoltaïque et/ou qu'ils ne partagent pas d'organe commun et/ou qu'aucune fonction de connexion électrique n'est assurée par l'élément de fixation mécanique et/ou qu'aucune fonction de fixation mécanique n'est assurée par l'élément de connexion électrique.
Un mode de réalisation d'un tel dispositif de module photovoltaïque est représenté à la figure 10. Le dispositif 1 de module photovoltaïque présente des éléments 2, 3 de connexion électriques adaptés pour permettre sa connexion électrique aux panneaux adjacents présentant de préférence les mêmes éléments de connexion électrique. Les éléments de connexion 2 coopèrent chacun avec un élément de connexion 3. Le dispositif 1 de module photovoltaïque présente des éléments 200, 300 de fixation mécanique adaptés pour permettre sa fixation mécanique aux panneaux adjacents présentant de préférence les mêmes éléments de fixation mécanique. Les éléments de fixation 200 coopèrent chacun avec un élément de fixation 300. Ces éléments de fixation et ces éléments de connexion sont distincts ou indépendants. De préférence, quatre côtés du dispositif de module photovoltaïque sont équipés d'éléments de connexion aux dispositifs adjacents et d'éléments de fixation aux dispositifs adjacents (partiellement représentés en configuration non assemblée sur la figure 10).
Il est habituel de prévoir un cadre autour des modules photovoltaïques. Dans le mode de réalisation de la figure 10, un cadre 8 permet de répondre à des problématiques mécaniques et électriques.
Le cadre 8 intègre des éléments de fixation 200, 300 permettant de lier mécaniquement les dispositifs de modules entre eux. Le montage des dispositifs de modules est de par cette configuration grandement facilité. Des matrices d'assemblage de modules peuvent même être réalisées en usine pour être mis en place à l'aide d'un camion grue sur chantier. Le cadre 8 intègre aussi des éléments de connexion 2, 3 permettant de connecter électriquement les dispositifs de modules entre eux. L'activation ou la connexion électrique de chaque module peut être réalisée après installation sur chantier. Ceci est rendu possible par l'indépendance existant entre les éléments de fixation des dispositifs de modules et les éléments de connexion électrique.
Par exemple, deux dispositifs adjacents peuvent être assemblés ou fixés l'un à l'autre en les déplaçant relativement selon l'axe Z ou sensiblement selon cet axe Z. Tout autre déplacement relatif peut aussi permettre cet assemblage. Après fixation mécanique des dispositifs de modules, le jeu résiduel entre ces modules doit par exemple être supérieur à 0,01 mm et inférieur au débattement maximum tolérable par les éléments de connexion électrique entre les dispositifs de modules. La liaison mécanique doit résister à la force du vent. Les fixations mécaniques et les connexions électriques entre les dispositifs de modules doivent éventuellement être réalisées sur les 4 côtés des dispositifs.
La solution repose sur une gestion des tolérances mécaniques relatives entre le connecteur électrique et la liaison mécanique du module. Selon le deuxième aspect de l'invention, dans les différents modes de réalisation, de préférence, selon au moins certaines directions, et avantageusement, selon toutes les directions, les amplitudes des différents degrés de liberté (rotation, translation) des connexions électriques sont supérieures aux amplitudes des différents degrés de liberté des fixations mécaniques. On compare ici les amplitudes des degrés de liberté entre deux dispositifs de module liés par une fixation mécanique et les amplitudes des degrés de liberté entre deux dispositifs de module qui seraient liés par une connexion électrique uniquement (abstraction faite de la fixation mécanique). Ainsi, le jeu au niveau de la fixation mécanique est inférieur à celui au niveau de la connexion électrique afin qu'il n'y ait aucun effort mécanique au niveau de la connexion électrique. Ce sont les éléments de fixation mécanique qui doivent encaisser les transmissions d'efforts. Par exemple, pour assurer ceci, selon certaines directions ou selon toutes les directions, les amplitudes des différents degrés de liberté (rotation, translation) des éléments de connexion électrique sont supérieures aux amplitudes des différents degrés de liberté des éléments de fixation mécanique.
Pour ce faire, le dispositif de module photovoltaïque intègre, de préférence sur chaque bord du cadre : - un élément de fixation mécanique à un dispositif adjacent, l'élément permettant par exemple un alignement des cadres entre eux avec un jeu maximum de ± 0,03 mm, et
- un élément de connexion électrique à un dispositif adjacent, l'élément de connexion permettant par exemple d'assurer un bon contact électrique sans contraintes mécaniques et ce malgré un désalignement possible entre deux dispositifs adjacents d'au maximum ±0,5 mm.
Ainsi, avec de telles caractéristiques, on remarque que ce sont bien les éléments de fixation mécanique qui assurent la fixation mécanique entre les dispositifs et non les éléments de connexion électrique.
Les éléments de fixation mécanique encaissent tous les efforts mécaniques dus aux dilatations différentielles, au vent. Ces éléments peuvent être notamment constitués par des systèmes à vis ou à verrouillage par bille sur ressort. De préférence, on réalise des fixations par clippage démontable des dispositifs les uns sur les autres. L'effort de démontage doit être supérieur aux efforts habituels subis par les dispositifs lors du montage, lors de dilatations et sous les effets du vent. Néanmoins, l'effort de démontage doit rester raisonnable pour permettre à un opérateur de réaliser aisément des opérations de maintenance nécessitant un démontage.
Un mode de réalisation d'éléments de connexion électrique peut être réalisé côté mâle par un simple arbre cylindrique et côté femelle par des découpes dans une lame conductrice. La lame peut comprendre une découpe circulaire de diamètre légèrement inférieur à celui de l'arbre et des découpes radiales s'étendant depuis la découpe circulaire. L'arbre peut ainsi pénétrer dans la découpe et déformer la lame autour de celle-ci. Cette déformation est la conséquence d'un contact qui est assuré. De préférence, on positionne les éléments de fixation mécanique dans les angles du dispositif de module, notamment dans les angles du cadre. On peut ainsi améliorer le positionnement des dispositifs les uns aux autres. Grâce à ce deuxième aspect de l'invention, on peut simplifier la pose en reportant les contraintes sur les éléments de fixation mécanique. On améliore ainsi la tolérance de pose.
Si les éléments de fixation mécanique sont disposés à proximité des éléments de connexion électrique, on privilégie le centrage sur les éléments de fixation mécanique et on réduit ainsi la tolérance mécanique d'assemblage entre les dispositifs. Cette disposition présente l'avantage de réduire les contraintes mécaniques sur les éléments de connexion électrique améliorant ainsi la fiabilité de la connexion, c'est-à-dire qu'on obtient un gain de durée de vie.
La tolérance mécanique de l'ensemble des dispositifs assemblés ainsi se reporte par conséquent sur un support de type toiture et châssis.
Idéalement, le cadre est moulé d'une pièce, voir directement surmoulé autour du module photovoltaïque 4. Les matériaux utilisés pour ce moulage sont de préférence en matière plastique, électriquement isolante, avec une excellente tenue dans le temps aux UV (ultra-violets), à la température (négatives -60 °C par exemple et positives +125°C par exemple). Il est envisageable de réaliser le cadre en profilés extrudés type PVC, permettant de réduire le coût et la complexité de fabrication. Ces techniques sont basées sur les méthodes de fabrication des fenêtres PVC. On peut aussi utiliser du Polyuréthane, du Polypropylène, de l'ABS, du POM ou d'autres plastiques répondant aux exigences de tenue et de coût. L'utilisation de pièces en métal comme l'acier, l'aluminium ou le zinc est également envisageable. Ces matériaux répondent aux exigences en matière de réaction au feu, de résistance au feu (classe MO ou M1 , NFP92-50X) et de risques électriques.

Claims

Revendications
1 . Dispositif de module photovoltaïque (1 ; 1 ' ; 1 ") comprenant un module photovoltaïque (4) et un élément de connexion électrique de premier type (2 ; 2' ; 2"), caractérisé en ce que l'élément de connexion de premier type comprend un connecteur électrique de premier type (24, 25) et un premier élément (23, 26 ; 12 ; 203) de liaison mécanique du module photovoltaïque au connecteur électrique de premier type.
2. Dispositif selon la revendication 1 , caractérisé en ce que le premier élément de liaison mécanique du module photovoltaïque au connecteur électrique de premier type est un élément de liaison mécanique autorisant au moins certains degrés de liberté de déplacement du connecteur électrique de premier type par rapport au module photovoltaïque.
3. Dispositif selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce qu'il comprend un premier élément (200) de fixation mécanique destiné à la fixation mécanique à un premier autre dispositif de module photovoltaïque adjacent, le premier élément de fixation mécanique étant indépendant de l'élément de connexion électrique de premier type.
4. Dispositif selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que l'élément de connexion électrique de premier type est agencé de sorte à pouvoir coopérer par enfichage avec un élément de connexion électrique de deuxième type d'un premier autre dispositif de module photovoltaïque adjacent.
5. Dispositif selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que le dispositif comprend un élément de connexion électrique de deuxième type (3 ; 3' ; 3") comprenant un connecteur électrique de deuxième type (34, 35) et un deuxième élément (33, 36 ; 13) de liaison mécanique du module photovoltaïque au connecteur électrique de deuxième type.
6. Dispositif selon la revendication 5, caractérisé en ce que le deuxième élément de liaison mécanique du module photovoltaïque au connecteur électrique de deuxième type est un élément de liaison mécanique autorisant au moins certains degrés de liberté de déplacement du connecteur électrique de deuxième type par rapport au module photovoltaïque ou un élément de liaison mécanique fixant rigidement le connecteur électrique de deuxième type au module photovoltaïque.
7. Dispositif selon la revendication 5 ou 6, caractérisé en ce qu'il comprend un deuxième élément de fixation mécanique destiné à la fixation mécanique à un deuxième autre dispositif de module photovoltaïque adjacent, le deuxième élément de fixation mécanique étant indépendant de l'élément de connexion électrique de deuxième type.
8. Dispositif selon la revendication 5 à 7, caractérisé en ce que l'élément de connexion électrique de deuxième type est agencé de sorte à pouvoir coopérer par enfichage avec un élément de connexion électrique de premier type d'un deuxième autre dispositif de module photovoltaïque adjacent.
9. Dispositif selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que l'élément de connexion électrique de premier type et/ou l'élément de connexion électrique de deuxième type est agencé au niveau d'un bord (5, 6, 7) du module photovoltaïque.
10. Dispositif selon l'une des revendications 5 à 9, caractérisé en ce que l'élément de connexion électrique de premier type et l'élément de connexion électrique de deuxième type sont alignés ou sensiblement alignés selon un axe parallèle à la longueur ou à la largeur du module photovoltaïque ou sont parallèles ou sensiblement parallèles à la longueur ou à la largeur du module photovoltaïque ou sont perpendiculaires ou sensiblement perpendiculaires au module photovoltaïque.
1 1 . Dispositif selon l'une des revendications 5 à 10, caractérisé en ce que l'élément de connexion électrique de premier type et l'élément de connexion électrique de deuxième type sont disposés sur deux côtés adjacents du module photovoltaïque.
12. Dispositif selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que le connecteur électrique (24, 25) de premier type est un connecteur mâle et/ou en ce que le connecteur électrique (34, 35) de deuxième type est un connecteur femelle.
13. Dispositif selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que le premier élément de liaison mécanique comprend un premier élément de guidage (26 ; 12 ; 203) et/ou en ce que le deuxième élément de liaison mécanique comprend un deuxième élément de guidage (36 ;
13).
14. Dispositif selon la revendication précédente, caractérisé en ce que le premier élément de liaison mécanique comprend une butée (23) et/ou en ce que le deuxième élément de liaison mécanique comprend une butée
(33).
15. Dispositif selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que le premier élément de liaison mécanique comprend un élément élastique (12) et/ou en ce que le deuxième élément de liaison mécanique comprend un élément élastique (13).
16. Dispositif selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que le premier élément de liaison mécanique comprend une enveloppe (203) de rigidité déterminée entourant un conducteur (201 ) auquel est lié le connecteur de premier type et/ou en ce que le deuxième élément de liaison mécanique comprend une enveloppe de rigidité déterminée entourant un conducteur auquel est lié le connecteur de deuxième type.
17. Ensemble (70) de modules photovoltaïques selon l'une des revendications précédentes, les modules photovoltaïques étant connectés les uns aux autres via des éléments de connexion électrique de premier type et des éléments de connexion électrique de deuxième type.
18. Elément (2 ; 2' ; 2") de connexion d'un premier type destiné à être fixé sur un module photovoltaïque, caractérisé en ce qu'il comprend un connecteur électrique (24, 25) de premier type et un premier élément (23, 26 ; 12 ; 203) de liaison mécanique du module photovoltaïque au connecteur électrique de premier type.
19. Elément selon la revendication précédente, caractérisé en ce que le premier élément de liaison mécanique du module photovoltaïque au connecteur électrique de premier type est un élément de liaison mécanique autorisant au moins certains degrés de liberté de déplacement du connecteur électrique de premier type par rapport au module photovoltaïque.
20. Elément selon la revendication 18 ou 19, caractérisé en ce que le premier élément de liaison mécanique comprend un premier élément de guidage (26 ; 12 ; 203) et/ou une butée (23) et/ou un élément élastique (12) et/ou une enveloppe (203) de rigidité déterminée entourant un conducteur
(201 ) auquel est lié le connecteur de premier type.
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