EP3097591A1 - Film souple photovoltaique a haut rendement, procede d'obtention et utilisation - Google Patents

Film souple photovoltaique a haut rendement, procede d'obtention et utilisation

Info

Publication number
EP3097591A1
EP3097591A1 EP15700580.2A EP15700580A EP3097591A1 EP 3097591 A1 EP3097591 A1 EP 3097591A1 EP 15700580 A EP15700580 A EP 15700580A EP 3097591 A1 EP3097591 A1 EP 3097591A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
photovoltaic
film
layer
prismatic
films
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Withdrawn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
EP15700580.2A
Other languages
German (de)
English (en)
Inventor
Alain JANET
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.)
Solar Cloth System
Original Assignee
Solar Cloth System
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 Solar Cloth System filed Critical Solar Cloth System
Publication of EP3097591A1 publication Critical patent/EP3097591A1/fr
Withdrawn legal-status Critical Current

Links

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
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B32—LAYERED PRODUCTS
    • B32B—LAYERED PRODUCTS, i.e. PRODUCTS BUILT-UP OF STRATA OF FLAT OR NON-FLAT, e.g. CELLULAR OR HONEYCOMB, FORM
    • B32B27/00—Layered products comprising a layer of synthetic resin
    • B32B27/30—Layered products comprising a layer of synthetic resin comprising vinyl (co)polymers; comprising acrylic (co)polymers
    • B32B27/308—Layered products comprising a layer of synthetic resin comprising vinyl (co)polymers; comprising acrylic (co)polymers comprising acrylic (co)polymers
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B32—LAYERED PRODUCTS
    • B32B—LAYERED PRODUCTS, i.e. PRODUCTS BUILT-UP OF STRATA OF FLAT OR NON-FLAT, e.g. CELLULAR OR HONEYCOMB, FORM
    • B32B5/00—Layered products characterised by the non- homogeneity or physical structure, i.e. comprising a fibrous, filamentary, particulate or foam layer; Layered products characterised by having a layer differing constitutionally or physically in different parts
    • B32B5/02—Layered products characterised by the non- homogeneity or physical structure, i.e. comprising a fibrous, filamentary, particulate or foam layer; Layered products characterised by having a layer differing constitutionally or physically in different parts characterised by structural features of a fibrous or filamentary layer
    • 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
    • H01L31/02—Details
    • H01L31/0216—Coatings
    • H01L31/02161—Coatings for devices characterised by at least one potential jump barrier or surface barrier
    • H01L31/02167—Coatings for devices characterised by at least one potential jump barrier or surface barrier for solar cells
    • H01L31/02168—Coatings for devices characterised by at least one potential jump barrier or surface barrier for solar cells the coatings being antireflective or having enhancing optical properties for the solar cells
    • 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
    • H01L31/0248—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 characterised by their semiconductor bodies
    • H01L31/036—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 characterised by their semiconductor bodies characterised by their crystalline structure or particular orientation of the crystalline planes
    • H01L31/0392—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 characterised by their semiconductor bodies characterised by their crystalline structure or particular orientation of the crystalline planes including thin films deposited on metallic or insulating substrates ; characterised by specific substrate materials or substrate features or by the presence of intermediate layers, e.g. barrier layers, on the substrate
    • H01L31/03926—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 characterised by their semiconductor bodies characterised by their crystalline structure or particular orientation of the crystalline planes including thin films deposited on metallic or insulating substrates ; characterised by specific substrate materials or substrate features or by the presence of intermediate layers, e.g. barrier layers, on the substrate comprising a flexible substrate
    • 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
    • H01L31/0481—Encapsulation of modules characterised by the composition of the encapsulation material
    • 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
    • H01L31/049—Protective back sheets
    • 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
    • H01L31/054—Optical elements directly associated or integrated with the PV cell, e.g. light-reflecting means or light-concentrating means
    • H01L31/0543—Optical elements directly associated or integrated with the PV cell, e.g. light-reflecting means or light-concentrating means comprising light concentrating means of the refractive type, e.g. lenses
    • H—ELECTRICITY
    • H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10K—ORGANIC ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES
    • H10K30/00—Organic devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation
    • H10K30/80—Constructional details
    • H10K30/87—Light-trapping means
    • H—ELECTRICITY
    • H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10K—ORGANIC ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES
    • H10K30/00—Organic devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation
    • H10K30/80—Constructional details
    • H10K30/88—Passivation; Containers; Encapsulations
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B32—LAYERED PRODUCTS
    • B32B—LAYERED PRODUCTS, i.e. PRODUCTS BUILT-UP OF STRATA OF FLAT OR NON-FLAT, e.g. CELLULAR OR HONEYCOMB, FORM
    • B32B2262/00—Composition or structural features of fibres which form a fibrous or filamentary layer or are present as additives
    • B32B2262/02—Synthetic macromolecular fibres
    • B32B2262/0276—Polyester fibres
    • B32B2262/0284—Polyethylene terephthalate [PET] or polybutylene terephthalate [PBT]
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B32—LAYERED PRODUCTS
    • B32B—LAYERED PRODUCTS, i.e. PRODUCTS BUILT-UP OF STRATA OF FLAT OR NON-FLAT, e.g. CELLULAR OR HONEYCOMB, FORM
    • B32B2262/00—Composition or structural features of fibres which form a fibrous or filamentary layer or are present as additives
    • B32B2262/10—Inorganic fibres
    • B32B2262/101—Glass fibres
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B32—LAYERED PRODUCTS
    • B32B—LAYERED PRODUCTS, i.e. PRODUCTS BUILT-UP OF STRATA OF FLAT OR NON-FLAT, e.g. CELLULAR OR HONEYCOMB, FORM
    • B32B2457/00—Electrical equipment
    • B32B2457/12—Photovoltaic 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
    • Y02E10/52—PV systems with concentrators
    • 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
    • Y02E10/542—Dye sensitized solar cells
    • 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
    • Y02E10/549—Organic PV cells

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Electromagnetism (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Computer Hardware Design (AREA)
  • Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Sustainable Development (AREA)
  • Sustainable Energy (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Crystallography & Structural Chemistry (AREA)
  • Photovoltaic Devices (AREA)

Abstract

La présente invention concerne un film souple photovoltaïque de nouvelle génération offrant un haut rendement. Le film souple photovoltaïque résulte de la combinaison d'un film photovoltaïque (104) ultra fin et très souple avec un film prismatique (102) très fin, antireflet, absorbant l'énergie du rayonnement solaire et redressant l'angle des rayons solaires. Le procédé de l'invention permet un encapsulage des modules photovoltaïques et du film prismatique par un assemblage de films fins thermoplastiques polymères souples (103, 105) et une thermofusion sans résine sous vide.

Description

FILM SOUPLE PHOTOVOLTAÏQUE A HAUT RENDEMENT, PROCEDE D'OBTENTION ET UTILISATION
Domaine de l'invention
L'invention est dans le domaine des films photovoltaïques et en particulier concerne un film souple photovoltaïque à haut rendement, un procédé d'obtention d'un tel film et son utilisation dans divers dispositifs. Etat de la Technique
Les enjeux environnementaux et économiques actuels que sont entre autres l'augmentation des prix de l'énergie, la raréfaction des ressources d'hydrocarbures, l'impact sur le réchauffement climatique des émissions de C02, ou encore les préoccupations liées à l'indépendance énergétique, renforcent l'intérêt actuel pour les énergies renouvelables tel l'Eolien ou le photovoltaïque qui peuvent contribuer au mix énergétique et au développement économique. Les technologies solaires photovoltaïques qui convertissent l'énergie solaire en électricité en exploitant l'effet photovoltaïque constitue une voie d'intérêt pour une transition énergétique.
Toutefois, le coût des cellules photovoltaïques est encore trop élevé et leurs rendements sont encore trop faibles pour constituer une solution massivement retenue pour diverses applications au regard de l'électricité produite de façon centralisée par les voies classiques que sont le nucléaire, le thermique ou l'hydraulique. Il existe alors le besoin d'une solution ayant une efficacité photovoltaïque accrue permettant de répondre à de multiples applications tant industrielles qu'individuelles.
Résumé de l'invention
Un objet de la présente invention est de proposer un film souple photovoltaïque de nouvelle génération offrant un haut rendement.
Un autre objet de la présente invention adresse un procédé pour obtenir un film souple photovoltaïque à haut rendement.
Avantageusement, la mise en œuvre du film souple photovoltaïque de la présente invention ne nécessite pas un support lourd et coûteux permettant ainsi une réduction globale des coûts d'utilisation.
Selon un mode de réalisation, le procédé de l'invention permet de combiner des films photovoltaïques souples avec des films prismatiques qui redressent l'angle des rayons solaires pour obtenir des films souples et légers photovoltaïques de haut rendement.
Avantageusement, grâce à son faible poids et à sa manipulation aisée, le film souple photovoltaïque de la présente invention permet d'être utilisée avec des structures portantes de type toiture ne pouvant supporter des masses importantes.
Avantageusement, le film souple obtenu peut être enroulé et déroulé manuellement et/ou mécaniquement.
Avantageusement, l'invention trouvera aussi application sur des segments de marché tels que :
- celui des sites isolés avec des applications diverses liées au transport, au mobilier urbain, au plein air (outdoor) ou pour des ombrières de parking par exemple ;
- celui des sites connectés au réseau notamment pour l'intégration aux toitures qui ne peuvent pas supporter la masse de modules classiques.
Toujours avantageusement, le film obtenu par le procédé de la présente invention permet une production photovoltaïque même lorsque l'incidence des rayons lumineux baisse améliorant ainsi le rendement des installations.
Ainsi pour obtenir un film photovoltaïque multicouches ayant au moins une couche prismatique et une couche photovoltaïque, le procédé de l'invention comprend au moins une étape d'encapsulation sous vide de la couche photovoltaïque entre deux films polymères souples et une étape de thermofusion desdites multicouches, la couche prismatique contenant des nano-prismes permettant de redresser l'angle des rayons lumineux.
Dans un mode de réalisation, les films polymères sont des copolymères sélectionnés dans le groupe des éthylène-acide acrylique (EAA) ou des éthylène-méthylique d'acrylate (EMA).
Dans une variante, les films polymères sont des nano films ayant une épaisseur moyenne allant de 40 à 50 micromètres.
Avantageusement, l'étape de thermofusion est réalisée sans résine dans un four clos. Toujours avantageusement, l'étape de thermofusion est réalisée sur une plage de température comprise entre 95° et 180° centigrades.
Dans un mode de réalisation, la couche photovoltaïque est constituée de cellules photovoltaïques en plaque.
Avantageusement, les cellules photovoltaïques sont choisies dans le groupe des cellules de type mélange de Cuivre, Indium, Gallium, Sélénium (CIGS), de type Tellurure de Cadmium (CdTe) ou de Sélénium (CdS), de type organique (OPV) imprimable ou non, ou encore de type « Dye-Sensitized Solar Cell » (DSSC, DSC).
Dans une variante, la couche photovoltaïque comprend de plus un réseau de conducteurs électriques.
Dans un autre mode de réalisation, la couche prismatique est constituée d'un film prismatique très fin transparent ayant des microrainures de surface. L'invention concerne aussi un film photovoltaïque multicouche comprenant au moins une couche supérieure prismatique et une couche intermédiaire photovoltaïque, le film étant caractérisé en ce que la couche photovoltaïque est encapsulée entre deux films polymères souples. Dans une réalisation, le film photovoltaïque multicouche comprend une couche inférieure formant une épaisseur de renforcement constituée d'un grillage textile présentant une angulation de fibres allant de 0° à 90°.
Dans une variante, la couche inférieure comprend de plus un film en polyester ou en fluorure de polyvinyle. Dans une autre variante, la couche inférieure comprend de plus un film en taffetas synthétique à peine tissé en fibres polyester.
L'invention concerne de plus l'utilisation du film souple
photovoltaïque à haut rendement obtenu selon le procédé de l'invention, en particulier, l'utilisation sur une structure de type toiture ou voilure.
Description des figures
Différents aspects et avantages de l'invention vont apparaître en appui de la description d'un mode préféré d'implémentation de l'invention mais non limitatif, avec référence aux figures ci-dessous : Les figures 1 a et 1 b montrent respectivement une vue en coupe de la structure du film souple photovoltaïque à haut rendement de la présente invention selon deux modes de réalisation;
La figure 2 illustre les principales étapes du procédé d'encapsulage de l'invention;
La figure 3 montre différentes structures permettant d'utiliser avantageusement l'invention ; et
Les figures 4a à 4e 4e illustrent la fonction optique produite par le film photovoltaïque à haut rendement de la présente invention. Description détaillée de l'invention
Référence est maintenant faite aux figures 1 a et 1 b et à la figure 2. La figure 1 a montre une vue en coupe d'une première structure du film (100) souple photovoltaïque à haut rendement de la présente invention obtenu selon le procédé illustré schématiquement en figue 2, et la figure 1 b montre une vue en coupe d'une variante de la structure de la figure 1 a.
Le film (100) est multicouches et composé principalement d'une couche haute ou supérieure (102) constituant la couche prismatique du film, d'une couche basse ou inférieure (106, 107, 108 ou 110) constituant un renforcement et d'une couche intermédiaire (104) constituant la couche photovoltaïque.
La couche haute (102) est constituée d'un film prismatique très fin ayant une épaisseur sensiblement comprise entre 20 à 70 micromètres.
Dans une variante, le film prismatique peut être structuré avec des micro-rainures de surface connus comme « effet riblets » et constituant une barrière protectrice.
Dans un mode de réalisation préférentiel, le film prismatique est transparent, antireflet, antichoc et très stable aux UV. Il absorbe l'énergie du rayonnement solaire et contient des nano-prismes pour redresser l'angle des rayons lumineux. Un tel film qui peut être un film disponible du commerce améliore le temps d'exposition optimum journalier et ainsi augmente le rendement du film photovoltaïque absorbeur de lumière placé en couche basse.
La couche intermédiaire comprend un film de cellules
photovoltaïques (104). Les cellules peuvent être en plaque (« shingle » selon l'anglicisme consacré) ou en nappage. Dans un mode de réalisation préférentiel, les cellules photovoltaïques sont choisies dans le groupe des cellules de type mélange de Cuivre, Indium, Gallium, Sélénium (CIGS), de type Tellurure de Cadmium (CdTe) ou de Sélénium (CdS), de type organique (OPV) imprimable ou non, ou encore de type « Dye-Sensitized Solar Cell » (DSSC, DSC).
L'épaisseur du film de cellules photovoltaïques est de préférence comprise entre 5 à 100 micromètres. Un tel film peut être un film
disponible du commerce. La couche intermédiaire comprend de plus un réseau de
conducteurs électriques ainsi qu'une connectique permettant de
transporter l'énergie récoltée. Selon les variantes, les conducteurs électriques sont des circuits de cuivre ou en pâte d'argent par exemple. . Dans une variante de réalisation, le réseau de conducteurs électriques comprend des batteries rechargeables et un dispositif de régulation de charge pour notamment alimenter des « LED » ou des « OLED » positionnés sous le film multicouche.
Tel que montré sur la figure 1 a ou 1 b, la couche intermédiaire photovoltaïque est encapsulée entre deux inter-couches copolymères (103, 105). Dans un mode de réalisation préférentiel, le matériau d'encapsulation est constitué d'un copolymère sélectionné dans le groupe des éthylène-acide acrylique (EAA) ou des éthylène-méthylique d'acrylate (EMA) pour permettre une liaison matricielle transparente, solide, durable et étanche entre les différents films et composants de la structure (100). Selon les variantes de réalisation, les inter-couches sont des nano films ayant une épaisseur moyenne allant de 40 à 50 micromètres.
Selon le procédé de l'invention, les multicouches de la structure du film sont laminées par la fusion de films polymères thermoplastiques. La thermofusion (202, 204) est réalisée sous vide, sans résine, sur une plage de température allant de 95° à 180° centigrades.
La couche basse ou inférieure (106, 107, 108, 109, 110) comprend une épaisseur de renforcement (106) constituant un grillage textile présentant une angulation de fibres allant de 0° à 90°. De manière préférentielle, la grille est constituée de fibres choisies dans le groupe des fibres de type verre ou polyester téréphtalate (PET) ou polyamide aromatique (Aramide) ou carbone ou Poly(p-phénylène-2,6- benzobisoxazole) (PBO) connu sous le nom de la marque Zylon®, ou Ultra-high-molecular-weight polyethylene (UHMWPE) également connu sous le nom polyéthylène à haut module (HMPE), ou polymère à cristaux liquides (LCP) connu sous la marque Vectran®, ou encore de type polyoléfine multi filaments connu sous la marque Innegra®, ou en fibre de basalte. Les exemples donnés des fibres pour la grille de renforcement ne sont pas limitatifs et tout autre matériau permettant d'obtenir une grande stabilité mécanique peut être considéré. La grille de renforcement permet avantageusement de résister aux contraintes de traction et de battement dues au vent, principalement lors d'une utilisation du film en extérieur ou d'une utilisation propice aux déformations, aux ruptures ou à la délamination.
Selon des variantes de réalisation, la grille de renforcement peut être complétée par un film complémentaire (108) qui est laminé par la fusion d'un film polymère thermoplastique (107) au cours du procédé d'obtention de la structure finale (100).
De manière préférentielle, le film complémentaire (108) est un film en polyester ou un film Tedlar ® particulièrement adapté aux régions tropicales, et permettant d'assurer l'étanchéité de la partie inférieure de la structure (100).
Dans une autre variante de réalisation telle celle montrée à la figure 1 b, un taffetas (110) synthétique à peine tissé est ajouté au film complémentaire. De manière préférentielle, le taffetas est en fibres polyester ou en fibres Dyneema ®.
Dans une implémentation d'usage, une bande droit-fil est cousue sur le taffetas pour accueillir des œillets et installer une ralingue qui apporte une résistance importante aux UV, aux impacts, aux frottements tels que des raguages, et à la déchirure, tout en protégeant le film Polyester d'étanchéité situé au-dessus. Les deux variantes décrites de la structure du film souple photovoltaïque à haut rendement de l'invention sont obtenues selon un procédé innovant dont les principales étapes (202, 204) sont schématiquement illustrées en figure 2. Le procédé consiste ainsi à intégrer, puis encapsuler au moins deux nano films (1 02, 1 04) dans une structure multicouche dont les couches sont laminées par la fusion de films polymères thermoplastiques. La thermofusion est réalisée sans résine, sous vide dans un four clos, ou alternativement entre deux zones chauffantes (plaques, couvertures) dans une plage de température comprise entre 95° et 1 80° centigrades.
La figure 3 montre des exemples d'utilisation du film souple photovoltaïque à haut rendement (1 00) de l'invention comme ombrière de parking (300), comme bimini de bateau (302) ou intégré à des voiles de bateau (304).
L'inventeur a estimé qu'une ombrière utilisée pour couvrir par exemple un parking d'une vingtaine de voitures en quinconce,
représentant environ 400m2, pourrait recevoir de l'ordre de 300m2 du film souple photovoltaïque de l'invention, soit de l'ordre de 75% de la surface totale. Par ailleurs, une telle ombrière de parking de 300m2 produirait de l'ordre de 31 .5 kW en 1 2 volts ou 28 kW en 220volts, ce qui correspond sensiblement à la consommation électrique totale d'un navire de 30m.
Les figures 4a à 4e illustrent la fonction optique produite par le film photovoltaïque à haut rendement de la présente invention. En effet, la couche prismatique utilisée dans la présente invention présente des caractéristiques pour redresser l'angle des rayons solaires. Elle vise à résoudre le problème d'avoir des films photovoltaïques qui soient productifs et efficaces, quelque soit l'ensoleillement, quelque soit l'angle des rayons lumineux, contrairement aux films prismatiques connus de l'homme du métier qui sont utilisés comme des couches protectrices ou des barrières.
La figure 4a montre un prisme dit de Fresnel comprenant des bandes parallèles étroites de prisme avec un même angle au sommet que le prisme de base unique où « l'angle de réfraction est indépendant de l'épaisseur du prisme ».
De tels films sont de manière préférentielle fabriqués en polymères légers.
Comme illustré sur figure 4b, les films prismatiques simples ont une structure en dents de scie et dévient les rayons lumineux selon un angle déterminé par la géométrie du prisme.
Quand une lentille de Fresnel, sous forme de bandes parallèles, est constituée d'un matériau flexible mince (polymère) comprenant des rainures dans une surface, la membrane lentille dite « film prismatique» résultante peut être appliqué à une surface optique plane ou incurvée.
Avantageusement, comme illustré en figure 4c, il peut être combiné un même profil symétrique à une suite de prismes simples, sous forme de bandes parallèles, ainsi qu'un centre ouvert au rayonnement direct de la source lumineuse. Cette combinaison permet d'optimiser la collecte des rayons lumineux en les déviant pour améliorer l'efficacité du film
récepteur photovoltaïque.
Avantageusement, comme illustré sur les figures 4d et 4e, un prisme en forme de chapeau peut être utilisé aux fins de tirer avantage de la symétrie des dioptres d'entrée des prismes composant le film
prismatique et leurs capacités de réfraction. Les angles d'apex et les angles d'inclinaison des cotés varient en fonction des déviations recherchées.
L'homme de l'art comprendra que seuls quelques exemples d'utilisation sont décrits, mais qu'ils ne sont en rien limitatif et que le film souple photovoltaïque à haut rendement de l'invention peut être utilisé dans différents environnements sur sites isolés ou reliés, pour de nombreuses et diverses applications telles que l'utilisation sur des tentes de loisir, de réception ou militaires, pour des usages d'habillement, pour des toitures ou comme revêtements souples et flexibles, sur plan incliné comme par exemple sur la voile d'un bateau à la gite, sur du mobilier urbain comme des abris-bus ou des véhicules pour ne citer que quelques exemples d'application. Par ailleurs, des variantes mineures peuvent être introduites au procédé sans pour autant impacter la structure finale du film souple photovoltaïque décrit qui offre un haut rendement.

Claims

Revendications
Un procédé pour obtenir un film photovoltaïque multicouches (100) ayant au moins une couche prismatique (201 ) et une couche photovoltaïque (203), le procédé comprenant au moins une étape (202) d'encapsulation sous vide de la couche photovoltaïque entre deux films polymères souples et une étape (204) de thermofusion desdites multicouches, la couche prismatique contenant des nano- prismes permettant de redresser l'angle des rayons lumineux.
Le procédé selon la revendication 1 dans lequel les films polymères sont des copolymères sélectionnés dans le groupe des éthylène-acide acrylique (EAA) ou des éthylène-méthylique d'acry- late (EMA).
Le procédé selon la revendication 1 ou 2 dans lequel les films polymères sont des nano films ayant une épaisseur moyenne allant de 40 à 50 micromètres.
Le procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 3 dans lequel l'étape de thermofusion est réalisée sans résine dans un four clos.
Le procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 4 dans lequel l'étape de thermofusion est réalisée sur une plage de température comprise entre 95° et 180° centigrades.
Le procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 5 dans lequel la couche photovoltaïque est constituée de cellules photo- voltaïques en plaque ou en nappage.
7. Le procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 6 dans lequel les cellules photovoltaïques sont choisies dans le groupe des cellules de type mélange de Cuivre, Indium, Gallium, Sélénium (CIGS), de type Tellurure de Cadmium (CdTe) ou de Sélénium (CdS), de type organique (OPV) imprimable ou non, ou encore de type « Dye-Sensitized Solar Cell » (DSSC, DSC).
8. Le procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 7 dans lequel la couche photovoltaïque comprend de plus un réseau de conducteurs électriques.
9. Le procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 8 dans lequel la couche prismatique est constituée d'un film prismatique très fin transparent ayant des micro-rainures de surface.
10. Un film photovoltaïque multicouche (100) comprenant au moins une couche supérieure prismatique (102) et une couche intermédiaire photovoltaïque (104), le film étant caractérisé en ce que la couche prismatique contient des nano-prismes permettant de redresser l'angle des rayons lumineux et la couche photovoltaïque est encapsulée entre deux films polymères souples.
1 1 . Le film photovoltaïque multicouche selon la revendication 10 comprenant de plus une couche inférieure (205) formant une épaisseur de renforcement constituée d'un grillage textile (106) présentant une angulation de fibres allant de 0° à 90°.
12. Le film photovoltaïque multicouche selon la revendication 11 où la couche inférieure comprend de plus film complémentaire (108) en polyester ou en fluorure de polyvinyle.
13. Le film photovoltaïque multicouche selon la revendication 12 où le film complémentaire comprend de plus un film (110) en taffetas synthétique à peine tissé en fibres polyester. 14. Le film photovoltaïque selon l'une quelconque des revendications 10 à 13 obtenu selon le procédé de l'une quelconque des revendications 1 à 9.
15. Une structure (300, 302, 304) de type toiture ou voilure comprenant un film photovoltaïque obtenu selon le procédé de l'une quelconque des revendications 1 à 9.
EP15700580.2A 2014-01-21 2015-01-16 Film souple photovoltaique a haut rendement, procede d'obtention et utilisation Withdrawn EP3097591A1 (fr)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
FR1400114A FR3016734B1 (fr) 2014-01-21 2014-01-21 Film souple photovoltaique a haut rendement, procede d'obtention et utilisation
PCT/EP2015/050753 WO2015110356A1 (fr) 2014-01-21 2015-01-16 Film souple photovoltaique a haut rendement, procede d'obtention et utilisation

Publications (1)

Publication Number Publication Date
EP3097591A1 true EP3097591A1 (fr) 2016-11-30

Family

ID=50290102

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
EP15700580.2A Withdrawn EP3097591A1 (fr) 2014-01-21 2015-01-16 Film souple photovoltaique a haut rendement, procede d'obtention et utilisation

Country Status (4)

Country Link
US (1) US20160336467A1 (fr)
EP (1) EP3097591A1 (fr)
FR (1) FR3016734B1 (fr)
WO (1) WO2015110356A1 (fr)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102020133068B3 (de) 2020-12-11 2022-05-19 Audi Aktiengesellschaft Textilaufbau mit flexiblen Solarzellen

Families Citing this family (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US10709908B2 (en) 2015-04-13 2020-07-14 Rhodia Operations Sulfate-free formulations for skin cleansing
WO2018098580A1 (fr) * 2016-12-01 2018-06-07 Costain Roderick Panneaux de produit de construction solaire intégrés
US10583389B2 (en) 2016-12-21 2020-03-10 Genesis Systems Llc Atmospheric water generation systems and methods
GB2563828A (en) 2017-06-21 2019-01-02 Soliton Holdings Corp Absorption of electromagnetic energy
FR3081286B1 (fr) * 2018-05-28 2020-07-17 Alain JANET Ecran d'ombrage mobile pour serre agricole
CN112531055B (zh) * 2020-12-24 2021-11-02 中山德华芯片技术有限公司 一种柔性太阳能电池及其制备方法

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3628854A (en) * 1969-12-08 1971-12-21 Optical Sciences Group Inc Flexible fresnel refracting membrane adhered to ophthalmic lens
WO2006132643A2 (fr) * 2004-06-30 2006-12-14 Northwestern University Procede de fabrication de nanoprismes metalliques a epaisseur predeterminee
WO2007149387A2 (fr) * 2006-06-19 2007-12-27 Northwestern University Photosynthèse de nanoprismes d'argent contrôlée par le ph

Family Cites Families (11)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4711972A (en) * 1985-07-05 1987-12-08 Entech, Inc. Photovoltaic cell cover for use with a primary optical concentrator in a solar energy collector
US20070295390A1 (en) * 2006-05-05 2007-12-27 Nanosolar, Inc. Individually encapsulated solar cells and solar cell strings having a substantially inorganic protective layer
US20080053516A1 (en) * 2006-08-30 2008-03-06 Richard Allen Hayes Solar cell modules comprising poly(allyl amine) and poly (vinyl amine)-primed polyester films
US8080727B2 (en) * 2008-11-24 2011-12-20 E. I. Du Pont De Nemours And Company Solar cell modules comprising an encapsulant sheet of a blend of ethylene copolymers
US20100300533A1 (en) * 2009-06-01 2010-12-02 Bp Corporation North America Inc. Photovoltaic device with a polymeric mat and method of making the same
US20100139769A1 (en) * 2009-11-30 2010-06-10 Covalent Solar, Inc. Solar concentrators with light redirection
DE102009060604A1 (de) * 2009-12-23 2011-06-30 Energetica Holding Gmbh Solar-Modul mit einer Leiterplatte und Verfahren zur Herstellung und Anwendung
CN102763228A (zh) * 2010-02-12 2012-10-31 三菱化学株式会社 太阳能电池组件及太阳能电池组件的制造方法
US9214639B2 (en) * 2010-06-24 2015-12-15 Massachusetts Institute Of Technology Conductive polymer on a textured or plastic substrate
WO2012078452A1 (fr) * 2010-12-08 2012-06-14 3M Innovative Properties Company Films antireflet polymères ressemblant à du verre, méthodes de fabrication et dispositifs d'absorption de la lumière les utilisant
WO2012150951A1 (fr) * 2011-05-04 2012-11-08 Saint-Gobain Performance Plastics Corporation Film pour dispositifs photovoltaïques

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3628854A (en) * 1969-12-08 1971-12-21 Optical Sciences Group Inc Flexible fresnel refracting membrane adhered to ophthalmic lens
WO2006132643A2 (fr) * 2004-06-30 2006-12-14 Northwestern University Procede de fabrication de nanoprismes metalliques a epaisseur predeterminee
WO2007149387A2 (fr) * 2006-06-19 2007-12-27 Northwestern University Photosynthèse de nanoprismes d'argent contrôlée par le ph

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
See also references of WO2015110356A1 *

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102020133068B3 (de) 2020-12-11 2022-05-19 Audi Aktiengesellschaft Textilaufbau mit flexiblen Solarzellen
WO2022122227A1 (fr) 2020-12-11 2022-06-16 Audi Ag Structure de tissu comprenant des cellules solaires flexibles

Also Published As

Publication number Publication date
US20160336467A1 (en) 2016-11-17
FR3016734B1 (fr) 2017-09-01
WO2015110356A1 (fr) 2015-07-30
FR3016734A1 (fr) 2015-07-24

Similar Documents

Publication Publication Date Title
EP3097591A1 (fr) Film souple photovoltaique a haut rendement, procede d'obtention et utilisation
US9331224B2 (en) Photovoltaic roofing elements, photovoltaic roofing systems, methods and kits
US9202955B2 (en) Photovoltaic roofing elements
US20090211631A1 (en) Photoluminescent backing sheet for photovoltaic modules
US20060201545A1 (en) Fire resistant laminate and photovoltaic module incorporating the fire resistant laminate
US20120048375A1 (en) Film used for solar cell module and module thereof
US20090194143A1 (en) Photovoltaic Arrays, Systems and Roofing Elements Having Parallel-Series Wiring Architectures
CN102280512A (zh) 一种具有高转换效率的太阳能电池组件
JP2010034489A (ja) 膜状太陽電池及び太陽電池パネル
US20160336470A1 (en) Solar cell module
JP2010021498A (ja) 薄膜太陽電池、太陽電池ユニット及び太陽電池構造体
US11784268B2 (en) Flexible and light photovoltaic module
CN102330489A (zh) 彩色光伏建筑一体化(bipv)模块
JP2011219916A (ja) 太陽電池モジュール一体型建材及びその施工方法
CN102367018A (zh) 彩色光伏建筑一体化(bipv)模块
FR3081614A1 (fr) Module photovoltaique comportant une ou plusieurs diodes de bypass en face arriere d'une cellule photovoltaique du module
KR20220149453A (ko) 착색 태양 전지의 제조 방법
US20150040981A1 (en) Durable photovoltaic modules
EP3954040A1 (fr) Dispositif de production d'énergie à partir de lumière ambiante et dispositif de conversion photovoltaïque
CN109524493A (zh) 一种太阳能组件及光伏组件
JP2012164836A (ja) 太陽電池モジュールおよび取付方法
Jelle et al. A Review of Research Pathways and Opportunities for Building Integrated Photovoltaics from a Materials Science Perspective
Dhere Flexible packaging for PV modules
WO2023086486A1 (fr) Matériaux et procédés pour dispositifs photovoltaïques en tandem
JP2019103208A (ja) 耐砂塵性に優れた反射ミラー、及び該反射ミラーを備えた太陽光発電システム

Legal Events

Date Code Title Description
PUAI Public reference made under article 153(3) epc to a published international application that has entered the european phase

Free format text: ORIGINAL CODE: 0009012

17P Request for examination filed

Effective date: 20160726

AK Designated contracting states

Kind code of ref document: A1

Designated state(s): AL AT BE BG CH CY CZ DE DK EE ES FI FR GB GR HR HU IE IS IT LI LT LU LV MC MK MT NL NO PL PT RO RS SE SI SK SM TR

AX Request for extension of the european patent

Extension state: BA ME

DAX Request for extension of the european patent (deleted)
REG Reference to a national code

Ref country code: HK

Ref legal event code: DE

Ref document number: 1231251

Country of ref document: HK

STAA Information on the status of an ep patent application or granted ep patent

Free format text: STATUS: EXAMINATION IS IN PROGRESS

17Q First examination report despatched

Effective date: 20180115

STAA Information on the status of an ep patent application or granted ep patent

Free format text: STATUS: THE APPLICATION IS DEEMED TO BE WITHDRAWN

18D Application deemed to be withdrawn

Effective date: 20200818

REG Reference to a national code

Ref country code: HK

Ref legal event code: WD

Ref document number: 1231251

Country of ref document: HK