EP4272261A1 - Module photovoltaïque avec electrode de mise au potentiel pour centrale photovoltaïque - Google Patents

Module photovoltaïque avec electrode de mise au potentiel pour centrale photovoltaïque

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Publication number
EP4272261A1
EP4272261A1 EP21854747.9A EP21854747A EP4272261A1 EP 4272261 A1 EP4272261 A1 EP 4272261A1 EP 21854747 A EP21854747 A EP 21854747A EP 4272261 A1 EP4272261 A1 EP 4272261A1
Authority
EP
European Patent Office
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module
photovoltaic
voltage
conductive
photovoltaic module
Prior art date
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Withdrawn
Application number
EP21854747.9A
Other languages
German (de)
English (en)
Inventor
Jérémy MARTIN
Eric Pilat
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 CEA
Commissariat a lEnergie Atomique et aux Energies Alternatives CEA
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Filing date
Publication date
Application filed by Commissariat a lEnergie Atomique CEA, Commissariat a lEnergie Atomique et aux Energies Alternatives CEA filed Critical Commissariat a lEnergie Atomique CEA
Publication of EP4272261A1 publication Critical patent/EP4272261A1/fr
Withdrawn legal-status Critical Current

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    • 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
    • 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
    • H02S30/00—Structural details of PV modules other than those related to light conversion
    • H02S30/10—Frame structures
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    • 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
    • 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
    • H10F19/80—Encapsulations or containers for integrated devices, or assemblies of multiple devices, having photovoltaic cells
    • 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
    • H10F19/80—Encapsulations or containers for integrated devices, or assemblies of multiple devices, having photovoltaic cells
    • H10F19/85—Protective back sheets

Definitions

  • the invention relates to photovoltaic installations and, in particular, to a new photovoltaic module structure.
  • PV photovoltaic
  • Figure IA represents a photovoltaic (PV) power plant of known type, with a chain (or "string” in Anglo-Saxon terminology) 100 of 3 photovoltaic modules 1, 2, 3 and one or more converter(s) (or inverter( s)) 10, connected to the electrical network 12 most often via one or more transformer(s), each module input being connected to the output of the previous module in the chain.
  • a string comprises many more than 3 modules, the number of modules depending in particular on the electrical power that the power station must provide.
  • a photovoltaic installation can comprise several chains 100, 101, .... arranged in parallel, as illustrated in FIG. IB.
  • the PV modules are framed and each frame is mechanically fixed to a metal frame, electrically connected to the ground. Consequently, the increase in the potential difference, which can be significant, between the cells and the periphery of the module, generates an increase in the electric field internal to the module.
  • This electric field promotes ionic migration, and the accumulation of salts (for example sodium, Na + ) on the surface of the cells. These cause surface polarization and shunting. As a result, the functionality of the PN junction of the affected cells is disrupted which reduces the power of the panels. After several years, the panel produces less energy.
  • PID Physical Induced Degradation
  • IEC TS 62804-1 2015 “Photovoltaic (PV) modules - Test methods for the detection of potential-induced degradation (PID)", or the article by S. Koch et al. entitled “Potential-induced degradation effects on crystalline silicon cells with various anti-reflective coatings”, published in “27th European Photovoltaic Solar Energy Conference and Exhibition”, p.1985-1990” in 2013).
  • the potential difference induced between the cells and the periphery of the module can cause a breakdown of the insulating layers of the module, and consequently the appearance of a sustained electric arc, which can cause a start. fire
  • a photovoltaic plant structure is known, according to application WO2015/015112, in which a transformer connecting the inverter to the high-voltage electrical network is eliminated. But the possible increase in the number of modules leads to the problems mentioned above.
  • FIG 2 there is schematically represented 3 strings of modules arranged in series and mounted as indicated above, in a case where the voltage at the terminals of each of them is 1500 V.
  • Each module input being connected to the output of the previous module, the cells of module 2, resp.3, are subjected to a voltage, with respect to ground, of 3000 V, resp. of 4500 V.
  • This voltage will be the source of the problems mentioned above.
  • This problem remains true when forming long chains in series of conventionally used modules, which generate a voltage difference between their input and their output of around 40V: for an installation comprising hundreds, or even thousands of these modules in series, increasing progressive voltages up to levels of several thousands, or tens of thousands of Volts, between the cells and the ground will generate the same effects.
  • the invention aims to solve these problems.
  • the invention firstly relates to a photovoltaic module, comprising, between a front face and a rear face, a photovoltaic cell or a plurality of photovoltaic cells, layers for encapsulating this or these cell(s), at least one element conductor or semiconductor disposed between the cells and the rear face of the module, and contact-forming means for bringing this conductive or semiconductor element to a potential.
  • a module according to the invention comprises at least one additional conductive or semi-conductive element, and means for connecting this element to a voltage source or to a voltage internal to the module or external to the latter.
  • a potential difference, and therefore an electric field is applied within the module between the metal frame or chassis and the additional element.
  • This field makes it possible to minimize or even to annihilate the electric field effect at the level of the cells, and therefore to limit or avoid the problems mentioned above. Since the high voltage is transferred between the frame of the module and the conductive or semi-conductive element, it is no longer between the frame and the cells. The latter are therefore no longer subject to the risks, explained above, of the “PID” type.
  • At least one conductive or semi-conductive element arranged between the cells and the rear face of the module, comprises for example at least one conductive or semi-conductive layer, for example of thickness between 5 nm and 50 ⁇ m.
  • a photovoltaic module according to the invention may further comprise a voltage source for connection to the means forming contact of said conductive or semi-conductive element.
  • said voltage source (Si) provides: - a voltage between the input voltage of the module and its output voltage, - or even a voltage lower than its input voltage, but preferably not lower than its input voltage - 600 V or even higher than its output voltage but preferably not higher than its output voltage + 600 V .
  • the conductive or semi-conductive element can for example be connected to one of the input or output terminals of said photovoltaic module.
  • the invention also relates to a field of photovoltaic modules, comprising a plurality of photovoltaic modules arranged in series, forming a chain, and comprising one or more module(s) according to the invention.
  • Such a chain of photovoltaic modules can comprise for example between 5 and 1000 modules.
  • the means forming the contact of at least one module according to the invention can be connected to an output voltage or an input voltage, or to a voltage between these voltages of entry and exit, of another module of the field of modules; for example, in the case of a string of modules connected in series, the contact-forming means of at least one module according to the invention can be connected to an output voltage or an input voltage, or to a voltage comprised between these input and output voltages, of the preceding module or of a preceding module in the series or of the following module or of a following module in the series.
  • the invention also relates to a method of operating a photovoltaic module according to the invention, or a field of modules according to the invention, in which one applies to the conductive or semi-conductive element of the module or else at least one module, by the means forming contact thereof, a voltage:
  • a voltage source external to the module for example a voltage between the input voltage and the output voltage, or lower than the input voltage or higher than the output voltage of the module;
  • - or which is equal to, or close to, the input or output voltage of the module for example by connecting the conductive or semi-conductive element to the input or output terminal of the module; - or which is lower than the input voltage (VCmin), but preferably less than 600 V lower than the input voltage, or higher than the output voltage (VCmax) of the module, but preferably higher than the output voltage of a value equal to at most 600V.
  • the invention also relates to a method for producing a photovoltaic module, in particular as described above or in the present application, comprising:
  • the conductive or semi-conductive element can be formed by metallization or by deposition on the inner part of said rear face.
  • a method according to the invention may comprise the production of contact pads, for example of a junction box, of the module and the connection of the means forming contact to one of said contact pads.
  • the [Fig. 2] schematically represents a structure of a photovoltaic installation, comprising 3 photovoltaic modules and numerical examples of voltage
  • the [Fig. 3A], [Fig. 3B], [Fig. 3C] and [Fig. 3D] represent various embodiments of photovoltaic modules according to the invention
  • the [Figs. 4A] and [Fig.4B] represent a known structure of a plurality of known photovoltaic modules and a structure comprising several photovoltaic modules according to the invention
  • FIG. 5 represents a variant of a structure comprising several photovoltaic modules according to the invention.
  • FIG. 6A shows a structure comprising several photovoltaic modules according to the invention, the voltage source of each module itself being a photovoltaic module;
  • FIGs. 6B] and [Fig.6C] represent embodiments of photovoltaic modules according to the invention, integrating a photovoltaic module as voltage source.
  • FIG. 3A An example of a photovoltaic module according to a first embodiment that can be implemented within the scope of the invention is represented in FIG. 3A.
  • This module 2 comprises a front face 4 made of glass or a polymer of the "PET” type or polycarbonate or PMMA (polymethyl methacrylate), transparent
  • One or more solar cell(s) 6, 8 is/are coated between a 1st encapsulation layer or film 10 and a 2nd encapsulation layer or film 11, both for example in one thermoplastic polymer, usually "EVA" (Ethylene Vinyl Acetate).
  • EVA Ethylene Vinyl Acetate
  • a rear face 12 also called “Backsheet”, which comprises for example a laminated assembly of polymers, commonly designated “TPT” because most often composed of Tedlar-Polyester-Tedlar (the term “Tedlar” being the trade name of DuPont to denote PVF (Polyvinyl fluoride)); alternatively, the rear face 12 is a solar glass.
  • the reference 15 designates the frame, fixed to a metal frame (not shown), which is earthed. Frame elements may also be present under the module (not shown).
  • an additional conductive or semi-conductive element 20, or an additional electrode is incorporated in the module, between the set of cells 6, 8 and the rear face 12, between which it forms a electrostatic barrier.
  • This additional electrode faces all the cells 6, 8.
  • a set of conductors for example a set of conductive or semi-conductive sheets arranged in the same plane, each the size of a PV cell. to provide the desired protection, interconnected by conductors to bring them all to the same potential.
  • means 22 for connecting this element 20 make it possible to apply a determined potential thereto. The whole of this element 20 is thus brought to this determined potential.
  • these means 22 pass through the frame and/or the periphery of the module, as illustrated in FIG.
  • the means 22 can pass through the rear face. Preferably they are connected to a junction box of the module (see for example FIGS. 3B-3D commented on below, in which a junction box is designated by the reference 24 or 26). These means 22 can be sheathed in an insulator.
  • the element 20 comprises for example a conductive sheet or layer, for example aluminum or brass, or copper, or silver, or cast iron, or tin, or lead, or nickel, or graphite, or semiconductor, for example hydrogenated amorphous silicon, optionally doped. It has for example a thickness of between a few nanometers, for example 5 nm, and a few tens of ⁇ m, for example 50 ⁇ m.
  • This sheet or layer is electrically insulated from the cells and from the periphery of the module by insulating elements (for example by encapsulation 11).
  • Other elements that can be used for the composition of element 20 include the following semiconductor elements:
  • group IV the elements of group IV (periodic table): silicon or germanium, or their compounds, for example silicon-germanium or silicon carbide;
  • amorphous silicon CIS (copper and indium selenide), CIGS (copper, indium and gallium selenide), GaAs (gallium arsenide);
  • - organic semiconductors for example: fullerene, or anthracene, or pentacene.
  • a layer such as the aluminum layer implemented to produce the layer (or “backsheet”) marketed by the company Coveme.
  • This layer of Aluminum has a thickness between 9 pm and 50 pm, but is intended to slow down the process of moisture penetration inside a photovoltaic module, without electrical functionality (see https://www.coveme .com/dymat-a-
  • FIGS. 3B and 3C illustrate exemplary embodiments of such a module, in which conductor 20 is connected by means 22 to a pad of junction box 24 of the module, which may be (FIG. 3B) a contact pad 24c which is different from the input 24a and output 24b pads of the module in order to apply a potential different from the potentials Vcmax and Vcmin of the module (which are applied to the pads 24a, 24b); this different potential is for example a potential supplied by a source external to the module (as in FIG. 4B).
  • a potential equal to one of the potentials Vcmax or Vcmin of the module is applied to conductor 20, by connecting means 22 to one of pads 24a, 24b (FIG. 3C).
  • FIG. 3D illustrates another exemplary embodiment of the invention, in which the conductor 20 is connected by the means 22 to a contact pad 26a of a 2nd junction box 26, to apply a potential different from the potentials Vcmax and Vcmin of the module, which are applied to the pads 24a, 24b of the housing 24.
  • the inside of the rear face of the module is metallized.
  • This metallization can be carried out by a process of evaporation, for example of aluminium, under vacuum, for example of the type used in the field of food packaging to improve sealing or in aeronautics to create UV barriers.
  • a homogeneous layer 20 is obtained, the thickness of which can be adjusted between, for example, a few nanometers, for example 5 nm, and a few tens of nanometers, for example 50 nm.
  • a layer of silicon is deposited on a thin film of PET before encapsulating the whole with EVA.
  • the layer intended to form the conductor 20 can be deposited by cold spraying (possibly after preparation of the surface of the glass, comprising for example a step of cleaning and/or activation by plasma), a process commercially designated by the company Mallard under the name “cold spray”. If you want to keep the transparency of the glass, you can use the deposition by hot spraying (500°-600°) of Titanium oxide (TlO2) used by Saint-Gobain for self-cleaning glasses.
  • TlO2 Titanium oxide
  • the cells As part of a module lamination process, the cells, previously connected to each other, are assembled (by gluing) with the front face, the rear face and one or more other electronic element(s). s) passive(s) or active(s) which may possibly be integrated, for example one or more diodes or the electrode 20.
  • This process can include 2 steps:
  • a rolling mill or laminator
  • a rolling mill or laminator
  • the encapsulant 11 it is for example in the form of a film and, during the lamination process, it melts, and, under the effect of the pressure, it flows around the various conductive or semi-conductive elements, thus ensuring their electrical insulation.
  • a connector 22 allows the setting of a potential of the electrode 20.
  • this connector is connected with the strip (bar) of copper which connects it for example to the first cell of the module.
  • This equipotential bonding for example, is done using a thin copper or aluminum conductive strip, such as those offered by the 3M company.
  • You can also use aluminum tapes from Advance tapes France with acrylic adhesive see http://ww w .fa rne l[ . c o m/datasheets/2057060.pdf). These tapes have a conductive adhesive layer, so they can be assembled before the lamination step, by sticking them on one side to the conductive or semi-conductive layer and on the other side to the copper strip (bar) which comes of the input connector.
  • the assembly comprising the ribbon and the electrode 20 can then be stacked on the other elements of the module to be laminated.
  • each element 20, or at least certain elements 20, is/are brought to a potential (Vp) close to the output voltage of (Vcmax), thus avoiding any risk of arcing.
  • the additional element 20 is brought to potential by a source external to the module (case of FIGS.
  • a third contact 24c is added in the junction box of the module (FIG. 3B), for example with a strip (bar) of copper which will allow the junction with the layer 20 using the ribbon as described previously.
  • a contact 26a is added by a 2nd junction box 26 of the module (FIG. 3D), thus allowing contact with any source of potential external to the module.
  • FIGS. 4A and 4B make it possible to compare the voltages applied to modules of known type (FIG. 4A), and to modules according to the invention (FIG. 4B, in which, as in FIG. 5, the additional element 20 is indicated by a gray rectangle).
  • the modules are connected in series, and we denote by: -Uj: the potential at the output terminal (+) of module i;
  • the chassis of each module is grounded.
  • the frame can be at a floating potential, in particular if grounding is not necessary.
  • a chain of modules as described above, of which all the modules, or only part of them, comprise an element 20, can be implemented in a structure such as that illustrated in FIG. IB.
  • FIG. 6A represents an advantageous embodiment of FIG. 4B, with voltage sources Si each comprising an assembly 200i, 2002 200 n of photovoltaic “mini-cells” (they are smaller than commercial cells), for example of technology similar to that of module 2i, 22, ...2 n with which it is associated.
  • This assembly can be called “mini-module” (but it can also be called mini-module or module for (or for) potentialization). It is different from the module to which it is associated.
  • the mini-cells are electrically connected to each other in series, so that the maximum voltage delivered by this assembly (in open circuit) is close to the maximum voltage of the module to which this mini-module is associated (Voc).
  • a mini-module comprising the same number of mini-cells as in the module with which it is associated.
  • the potential at the input, respectively at the output of each assembly 200j is the potential at the input, respectively at the output, of the corresponding module 2j.
  • the voltages of the modules are imposed by the output voltage of the system determined by a downstream electronic device.
  • this electronic device is a controller 202 called MPPT (“Maximum Power Point Tracker”).
  • MPPT Maximum Power Point Tracker
  • This controller connected to the converter 204, scans the entire voltage range and collects the current responses, and thus determines the voltage at the point of optimum operation.
  • the voltage (potential difference between its input and its output) of each mini-module is therefore that of the respective module.
  • the voltage sources are in fact current sources (they are photovoltaic cells) voltage-controlled by the module itself. These 200j voltage sources are connected in cascade (in series) in order to raise their potential to the same level as those of the various modules.
  • FIGS. 6B and 6C represent advantageous embodiments of a photovoltaic module 2j, equipped with a “mini module” 200j, which will form a voltage source as explained above in connection with FIG. 6A.
  • this “mini module” 200j can be integrated into the manufacture of the module 2j.
  • the mini module 200j can be separated from the manufacture of the module 2j, while being mounted on the same chassis, once the assembly is installed on site. Note that, as already explained above, the frames of the various modules 2j of FIG. 6A are not necessarily grounded.
  • the voltage generated at the terminals of a chain of modules according to the invention is for example between 600 V and 10 kV.
  • Each chain can for example comprise between 30 and 40 modules.

Landscapes

  • Photovoltaic Devices (AREA)

Abstract

L'invention concerne un module photovoltaïque (2), comportant, entre une face avant (4) et une face arrière (14) une ou des cellules photovoltaïques (6, 8), des couches d'encapsulation (10, 11) de cette ou ces cellules, au moins un élément (20) conducteur ou semi-conducteur disposé entre la ou les cellules (6, 8) et la face arrière (14) du module, une source de tension (Si) et des moyens (22) formant contact entre cette source de tension et cet élément conducteur ou semi-conducteur, ladite source de tension (Si) fournissant : - une tension comprise entre la tension d'entrée du module et sa tension de sortie, - ou bien encore inférieure à sa tension d'entrée, mais de préférence pas inférieure à sa tension d'entrée – 600 V ou bien encore supérieure à sa tension de sortie mais de préférence pas supérieure à sa tension de sortie + 600 V.

Description

Titre : MODULE PH OTO VOLTAÏQUE AVEC ELECTRODE DE MISE AU POTENTIEL POUR CENTRALE PH OTO VOLTAÏQUE
DOMAINE TECHNIQUE ET ART ANTERIEUR
L'invention concerne les installations photovoltaïques et, en particulier, une nouvelle structure de module photovoltaïque.
Les installations utilisant des panneaux photovoltaïques (PV) sont appelées à se développer.
La figure IA représente une centrale photovoltaïque (PV) de type connu, avec une chaîne (ou « string » en terminologie anglo-saxonne) 100 de 3 modules photovoltaïques 1, 2, 3 et un ou plusieurs convertisseur(s) (ou onduleur(s)) 10, relié au réseau électrique 12 le plus souvent par l'intermédiaire d'un ou plusieurs transformateur(s), chaque entrée de module étant reliée à la sortie du module précédent dans la chaîne. Cette représentation est simplifiée, car, dans une centrale Photovoltaïque moyenne, une chaîne comporte beaucoup plus de 3 modules, le nombre de modules dépendant notamment de la puissance électrique que la centrale doit fournir. En outre, une installation photovoltaïque peut comporter plusieurs chaînes 100, 101, ....disposées en parallèle, comme illustré en figure IB.
La forte croissance de l'énergie photovoltaïque s'appuie sur diverses approches techniques permettant d'optimiser la production. Une de ces approches consiste à augmenter le nombre de module PV connectés en série, sur un seul onduleur. Cette configuration améliorée engendre une augmentation de la tension électrique aux bornes des modules PV et donc au niveau des cellules composants ce module.
Pratiquement, dans la grande majorité des centrales solaires, les modules PV sont cadrés et chaque cadre est fixé mécaniquement à un chassis métallique, électriquement relié à la terre. En conséquence, l'augmentation de la différence de potentiel, laquelle peut être importante, entre les cellules et la périphérie du module, génère une augmentation du champ électrique interne au module. Ce champ électrique favorise la migration ionique, et l'accumulation de sels (par exemple de sodium, Na+) à la surface des cellules. Ceux-ci provoquent une polarisation de la surface et un shuntage. En conséquence, la fonctionnalité de la jonction PN des cellules touchées est perturbée ce qui réduit la puissance des panneaux. Après plusieurs années, le panneau produit moins d'énergie. Si le problème n'est pas traité, l'encapsulant, parfois, jaunit mais, surtout, perd son pouvoir "adhésif". Le module finit par se délaminer et donc l'eau s'infiltre dans le module photovoltaïque. Cette dégradation des panneaux photovoltaïques, est connue sous l'expression « Potential Induced Degradation », ou « PID » (voir par exemple la norme CEI TS 62804-1: 2015 «Modules photovoltaïques (PV) - Méthodes de test pour la détection de la dégradation induite par potentiel (PID)», ou encore l'article de S. Koch et al. Intitulé « Potential-induced degradation effects on crystalline silicon cells with various anti-reflective coatings », paru dans « 27th European Photovoltaic Solar Energy Conference and Exhibition », p.1985-1990 » en 2013).
D'autre part, indépendamment de ce phénomène, la différence de potentiel induite entre les cellules et la périphérie du module peut engendrer un claquage des couches isolantes du module, et en conséquence l'apparition d'un arc électrique entretenu, pouvant occasionner un début d'incendie
On connaît une structure de centrale photovoltaïque, selon la demande W02015/015112, dans laquelle on supprime un transformateur reliant l'onduleur au réseau électrique haute tension. Mais l'accroissement éventuel du nombre de modules conduit aux problèmes mentionnés ci-dessus.
En figure 2, on a représenté schématiquement 3 chaînes de modules disposés en série et montés comme indiqué ci-dessus, dans un cas où la tension aux bornes de chacune d'entre elles est de 1500 V. Chaque entrée de module étant connectée à la sortie du module précédent, les cellules du module 2, resp.3, sont soumises à une tension, par rapport à la terre, de 3000 V, resp. de 4500 V. Cette tension va être source des problèmes mentionnés ci-dessus. Cette problématique reste vraie lors de la constitution de longues chaînes en série de modules classiquement utilisés, qui génèrent une différence de tension entre leur entrée et leur sortie de l'ordre de 40V : pour une installation comportant des centaines, ou même des milliers de ces modules en série, l'accroissement progressifs des tensions jusqu'à des niveaux de plusieurs milliers, ou dizaines de milliers de Volts, entre les cellules et la terre générera les mêmes effets.
L'invention vise à résoudre ces problèmes.
EXPOSE DE L'INVENTION
L'invention concerne d'abord un module photovoltaïque, comportant, entre une face avant et une face arrière, une cellule photovoltaïque ou une pluralité de cellules photovoltaïques, des couches d'encapsulation de cette ou ces cellule(s), au moins un élément conducteur ou semi-conducteur disposé entre les cellules et la face arrière du module, et des moyens formant contact pour une mise à un potentiel de cet élément conducteur ou semi-conducteur.
Autrement dit, un module selon l'invention comporte au moins un élément conducteur ou semi-conducteur additionnel, et des moyens de connexion de cet élément à une source de tension ou à une tension interne au module ou extérieure à celui-ci. Ainsi, on applique au sein du module une différence de potentiel, et donc un champ électrique, entre le cadre ou chassis en métal et l'élément additionnel. Ce champ permet de minimiser ou même d'anihiler l'effet de champ électrique au niveau des cellules, et donc de limiter ou d'éviter les problèmes mentionnés ci-dessus. La tension élevée étant reportée entre le cadre du module et l'élément conducteur ou semi-conducteur, elle n'est plus entre le cadre et les cellules. Ces dernières ne sont donc plus soumises aux risques, expliqués ci-dessus, de type « PID ».
Dans un module photovoltaïque selon l'invention, au moins un élément conducteur ou semi-conducteur, disposé entre les cellules et la face arrière du module, comporte par exemple au moins une couche conductrice ou semi-conductrice, par exemple d'épaisseur comprise entre 5 nm et 50 pm.
Un module photovoltaïque selon l'invention peut comporter en outre une source de tension pour connexion aux moyens formant contact dudit élément conducteur ou semi- conducteur. Selon un mode particulier de réalisation, ladite source de tension (Si) fournit : - une tension comprise entre la tension d'entrée du module et sa tension de sortie, - ou bien encore une tension inférieure à sa tension d'entrée, mais de préférence pas inférieure à sa tension d'entrée - 600 V ou bien encore supérieure à sa tension de sortie mais de préférence pas supérieure à sa tension de sortie + 600 V.
En variante, l'élément conducteur ou semi- conducteur peut être par exemple relié à l'une des bornes d'entrée ou de sortie dudit module photovoltaïque.
L’invention concerne également un champ de modules photovoltaïques, comportant une pluralité de modules photovoltaïques disposés en série, formant une chaîne, et comportant un ou plusieurs module(s) selon l'invention.
Une telle chaîne de modules photovoltaïques peut comporter par exemple entre 5 et 1000 modules.
Dans un champ de modules photovoltaïques selon l'invention, les moyens formant contact d'au moins un module selon l'invention peuvent être connectés à une tension de sortie ou une tension d'entrée, ou à une tension comprise entre ces tensions d'entrée et de sortie, d'un autre module du champ de modules ; par exemple, dans le cas d'une chaîne de modules connectés en série, les moyens formant contact d'au moins un module selon l'invention peuvent être connectés à une tension de sortie ou une tension d'entrée, ou à une tension comprise entre ces tensions d'entrée et de sortie, du module précédent ou d'un module précédent dans la série ou du module suivant ou d'un module suivant dans la série.
L'invention concerne également un procédé de fonctionnement d'un module photovoltaïque selon l'invention, ou d'un champ de modules selon l'invention, dans lequel on applique à l'élément conducteur ou semi-conducteur du module ou bien d'au moins un module, par les moyens formant contact de celui-ci, une tension :
- fournie par une source de tension extérieure au module, par exemple une tension comprise entre la tension d'entrée et la tension de sortie, ou inférieure à la tension d'entrée ou supérieure à la tension de sortie du module;
- ou bien qui est égale à, ou voisine de, la tension d'entrée ou de sortie du module, par exemple par connexion de l'élément conducteur ou semi-conducteur à la borne d'entrée ou de sortie du module ; - ou bien qui est inférieure à la tension d'entrée (VCmin), mais de préférence inférieure de moins de 600 V à la tension d'entrée, ou supérieure à la tension de sortie (VCmax) du module, mais de préférence supérieure à la tension de sortie d'une valeur égale à au plus 600V.
L'invention concerne également un procédé de réalisation d'un module photovoltaïque, en particulier tel que décrit ci-dessus ou dans la présente demande, comportant :
- la formation d'une première couche d'encapsulation et d'une deuxième couche d'encapsulation d'une ou de plusieurs cellules photovoltaïques reliées en série entre elles,
- la formation d'une face avant et d'une face arrière, caractérisé en ce qu'il comporte :
- la formation d'au moins un élément conducteur ou semi-conducteur sur ladite face arrière, ou entre la ou les cellule(s) photovoltaïque(s) et ladite face arrière, et de moyens formant contact pour mettre cet élément conducteur ou semi-conducteur à un certain potentiel.
L'élément conducteur ou semi-conducteur peut être étant formée par métallisation ou par dépôt sur la partie intérieure de ladite face arrière.
Un procédé selon l'invention peut comporter la réalisation de plots de contact, par exemple d'un boîtier de jonction, du module et la connexion des moyens formant contact à un desdits plots de contact.
BRÈVE DESCRIPTION DES DESSINS
Les [Fig. IA] et [Fig.lB] représentent schématiquement des installations photovoltaïques de type connu,
La [Fig. 2] représente schématiquement une structure d'une installation photovoltaïque, comportant 3 modules photovoltaïques et des exemples numériques de tension, Les [Fig. 3A], [Fig. 3B], [Fig. 3C] et [Fig. 3D] représentent diverses réalisations de modules photovoltaïques selon l'invention, Les [Fig. 4A] et [Fig.4B] représentent une structure connue d'une pluralité de modules photovoltaïques connus et une structure comportant plusieurs modules photovoltaïques selon l'invention,
La [Fig. 5] représente une variante d'une structure comportant plusieurs modules photovoltaïques selon l'invention.
La [Fig. 6A] représente une structure comportant plusieurs modules photovoltaïques selon l'invention, la source de tension de chaque module étant elle-même un module photovoltaïque ;
Les [Fig. 6B] et [Fig.6C] représentent des réalisations de modules photovoltaïques selon l'invention, intégrant un module photovoltaïque en tant que source de tension.
EXPOSÉ DÉTAILLÉ DE MODES DE RÉALISATION PARTICULIERS
Un exemple de module photovoltaïque selon un premier mode de réalisation pouvant être mis en oeuvre dans le cadre de l'invention est représenté en figure 3A.
Ce module 2 comporte une face avant 4 en verre ou en un polymère de type « PET » ou polycarbonate ou PMMA (polyméthacrylate de méthyle), transparent
Une ou des cellule(s) solaire(s) 6, 8 est/sont enrobée(s) entre une lère couche ou film d'encapsulation 10 et une 2ème couche ou film d'encapsulation 11, toutes deux par exemple en un polymère thermoplastique, généralement de I' »EVA » (Éthylène-acétate de vinyle).
Une face arrière 12, également appelée « Backsheet », qui comporte par exemple un ensemble laminé de polymères, communément désigné « TPT » car le plus souvent composé de Tedlar-Polyester-Tedlar (le terme « Tedlar » étant l'appellation commerciale de DuPont pour désigner le PVF (Polyvinyl fluoride)); en variante, la face arrière 12 est un verre solaire. La référence 15 désigne le cadre, fixé à un châssis métallique (non représenté), lequel est relié à la terre. Des éléments de cadre peuvent également être présents sous le module (non-représentés).
Selon l'exemple illustré, un élément conducteur ou semi-conducteur additionnel 20, ou une électrode additionnelle, est incorporé(e) dans le module, entre l'ensemble des cellules 6, 8 et la face arrière 12, entre lesquelles il constitue une barrière électrostatique. Cette électrode additionnelle fait face à toutes les cellules 6, 8. En variante, on peut utiliser un ensemble de conducteurs, par exemple un ensemble de feuilles conductrices ou semi-conductrices disposées dans un même plan, chacune de la taille d'une cellule PV pour assurer la protection souhaitée, reliées entre elles par des conducteurs pour les porter toutes au même potentiel. En outre, des moyens 22 de connexion de cet élément 20 permettent d'appliquer à celui-ci un potentiel déterminé. L'ensemble de cet élément 20 se trouve ainsi porté à ce potentiel déterminé. Eventuellement, ces moyens 22 traversent le cadre et/ou la périphérie du module, comme illustré en figure 3A. En variante, les moyens 22 peuvent traverser la face arrière. De préférence ils sont connectés à un boîtier de jonction du module (voir par exemple les figures 3B-3D commentées ci-dessous, sur lesquelles un boîtier de jonction est désigné par la référence 24 ou 26). Ces moyens 22 peuvent être gainés dans un isolant.
Ceci permet d'établir une différence de potentiel entre l'élément 20 et le cadre 15 ou le châssis du module, lequel est, comme indiqué ci-dessus, à la terre. Les cellules 6, 8 ne « voient » pas cette différence de potentiel, elles ne sont soumises qu'à une différence de potentiel, avec l'élément 20, qui est réduite par rapport à celle qui apparaît, dans les configurations connues (sans la présence de l'élément 20), directement entre les cellules et le cadre 15. Ainsi, sont fortement réduits ou éliminés :
- les phénomènes de type migration ionique et/ou d'accumulation de sels en surface des cellules, et l'effet de « PID » ;
- et/ou les risques d'éventuel claquage des couches isolantes ou d'apparition d'un arc électrique.
L'élément 20 comporte par exemple une feuille ou couche conductrice, par exemple en aluminium ou en laiton, ou en cuivre, ou en argent, ou en fonte, ou en étain, ou en plomb, ou en nickel, ou en graphite, ou semi-conductrice, par exemple en silicium amorphe hydrogéné, éventuellement dopé. Elle a par exemple une épaisseur comprise entre quelques nanomètres, par exemple 5 nm, et quelques dizaines de pm, par exemple 50 pm. Cette feuille ou couche est électriquement isolée des cellules et de la périphérie du module par des éléments isolants (par exemple par l'encapulation 11). Parmi les autres éléments pouvant être utilisés pour la composition de l'élément 20, citons également les éléments semi-conducteurs suivants:
- les éléments du groupe IV (tableau périodique) : silicium ou germanium, ou leurs composés, par exemple silicium-Germanium ou carbure de Silicium;
- le aSiH (silicium amorphe), le CIS (Séléniure de cuivre et d'indium), le CIGS (séléniure de cuivre, d'indium et de gallium), le GaAs (arsénure de gallium) ;
- les semiconducteurs organiques, par exemple : fullerène, ou anthracène, ou pentacène. Il est par exemple possible d'utiliser une couche telle que la couche d'Aluminium mise en œuvre pour réaliser la couche (ou «Backsheet ») commercialisée par la société Coveme. Cette couche d'Aluminium a une épaisseur comprise entre 9 pm et 50pm, mais a pour vocation de ralentir le processus de pénétration d'humidité à l'intérieur d'un module photovoltaïque, sans fonctionnalité électrique (voir https://www.coveme.com/dymat-a-
Les figures 3B et 3C illustrent des exemples de réalisation d'un tel module, dans lesquels le conducteur 20 est relié par les moyens 22 à un plot du boîtier 24 de jonction du module, qui peut être (figure 3B) un plot de contact 24c qui est différent des plots d'entrée 24a et de sortie 24b du module afin d'appliquer un potentiel différent des potentiels Vcmax et Vcmin du module (lesquels sont appliqués aux plots 24a, 24b) ; ce potentiel différent est par exemple un potentiel fourni par une source extérieure au module (comme en figure 4B). En variante (figure 3C) on applique au conducteur 20 un potentiel égal à l'un des potentiels Vcmax ou Vcmin du module, en connectant les moyens 22 à l'un des plots 24a, 24b (figure 3C). La figure 3D illustre un autre exemple de réalisation de l'invention, dans lequel le conducteur 20 est relié par les moyens 22 à un plot de contact 26a d'un 2ème boîtier 26 de jonction, pour appliquer un potentiel différent des potentiels Vcmax et Vcmin du module, lesquels sont appliqués aux plots 24a, 24b du boîtier 24.
Selon un procédé de réalisation d'un exemple de module du type décrit ci-dessus, on métallisé l'intérieur de la face arrière du module. Cette métallisation peut être réalisée par un procédé d'évaporation, par exemple d'aluminium, sous vide, par exemple du type utilisé dans le domaine du packaging alimentaire pour améliorer l'étanchéité ou dans l'aéronautique pour créer des barrières aux UV. Avec ce procédé sous vide, on obtient une couche homogène 20 dont l'épaisseur peut être ajustée entre, par exemple, quelques nanomètres, par exemple 5 nm, et quelques dizaines de nanomètres, par exemple 50 nm.
Dans le cas d'un matériau semi-conducteur, par exemple du silicium, on dépose une couche de silicium sur un film mince de PET avant d'encapsuler le tout avec de l'EVA. Dans le cas d'une face arrière 12 en verre, on peut déposer la couche destinée à former le conducteur 20 par pulvérisation à froid (éventuellement après une préparation de la surface du verre, comportant par exemple une étape de nettoyage et/ou d'activation par plasma), procédé commercialement désigné par la société Mallard sous l'appellation « cold spray ». Si l'on souhaite conserver la transparence du verre on peut utiliser le dépôt par pulvérisation à chaud (500°-600°) d'oxyde de Titane (Tl O2) utilisé par Saint- Gobain pour les verres autonettoyants.
En variante, il est possible d'intégrer dans l'étape de laminage du module une couche de PET préalablement métallisée (film alimentaire), ou un « Backsheet » intégrant une feuille barrière en Aluminium comme déjà évoqué ci-dessus.
Dans le cadre d'un procédé de laminage d'un module, on assemble (par collage) les cellules, préalablement connectées entre elles, avec la face avant, la face arrière et un ou plusieurs autre(s) élément(s) électronique(s) passif(s) ou actif(s) qui peu(ven)t éventuellement être intégré(s), par exemple une ou des diodes ou l'électrode 20.
Ce procédé peut comporter 2 étapes :
-une lère étape, dans laquelle on empile les différents éléments en les séparant par des films de matériaux polymère appelé encapsulant, le plus courant étant l'EVA ;
- une 2ème seconde étape, réalisée à l'aide d'un laminoir (ou laminateur), qui permet de gérer un cycle de montée en température et mise en pression afin de liquéfier et répartir l'encapsulant tout autour des différents éléments. En se refroidissant cet encapsulant va se comporter comme un matériau thermodur et ainsi conférer au module une bonne tenue mécanique. Concernant l'encapsulant 11, il se présente par exemple sous forme de film et, pendant le procédé de laminage, il fond, et, sous l'effet de la pression, il flue autour des différents éléments conducteurs ou semi-conducteur, assurant ainsi leur isolation électrique.
Comme déjà expliqué ci-dessus, un connecteur 22 permet la mise à un potentiel de l'électrode 20.
Par exemple, ce connecteur est connecté avec la bande (barre) de cuivre qui le relie par exemple à la première cellule du module. Cette liaison équipotentielle par exemple se fait en utilisant un ruban conducteur mince en cuivre ou aluminium, comme ceux proposés par la société 3M. On peut aussi utiliser les rubans en aluminium de chez Advance tapes France avec adhésif acrylique (voir http://ww w .fa rne l[ . c o m/datasheets/2057060.pdf). Ces rubans présentent une couche adhésive conductrice, on peut donc les assembler avant l'étape de laminage, en les collant d'un côté sur la couche conductrice ou semi conductrice et de l'autre côté à la bande (barre) de cuivre qui vient du connecteur d'entrée. L'ensemble comportant le ruban et l'électrode 20 peut être ensuite empilé sur les autres éléments du module pour être laminé.
Selon un exemple de réalisation, chaque élément 20, ou au moins certains éléments 20, est/sont porté(s) à un potentiel (Vp) proche de la tension en sortie de (Vcmax) évitant ainsi tout risque d'arc.
La figure 4B représente une chaîne de modules photovoltaïques selon l'invention. Comme illustré sur cette figure , il est possible de connecter chaque élément 20 tel que décrit ci- dessus, ou au moins certains éléments 20, à une source de tension Si (i=l,...i-l, i, i+1, ...n), extérieure au module auquel cet élément 20 appartient, laquelle tension Si peut avoir toute valeur, par exemple comprise entre la tension d'entrée du module (dont fait partie l'élément 20) et sa tension de sortie, ou bien encore inférieure à la tension d'entrée, mais de préférence pas inférieure à la tension d'entrée - 600 V ou bien encore supérieure à la tension de sortie mais de préférence pas supérieure à la tension de sortie + 600 V. Cette source de tension peut être liée au potentiel électrique d'autres modules présents dans le champ photovoltaïque.
Connecter l'élément 20 à un potentiel supérieur à la tension de sortie de son module permet de générer dans celui-ci un champ électrique qui va inverser le sens de migration des éléments ioniques, qui sont la cause de l'effet « de shunt » en surface de chaque cellule. Cette solution peut permettre de régénérer des modules déjà « malades » et/ou de nettoyer la surface des cellules sans altérer le fonctionnement des modules. Cette solution permet d'inverser les phénomènes de PI D, tout en permettant de maintenir la production des panneaux simultanément. Dans une réalisation, l'élément additionnel 20 est mis au potentiel par une source externe au module (cas des figures 3B et 3D par exemple) qui est par exemple une tension de sortie ou d'entrée, ou une tension comprise entre ces tensions d'entrée et de sortie, d'un autre module, par exemple l'un des modules précédents, ou le module précédent, dans une chaîne de modules ; ou bien cet autre module peut être l'un des modules suivants, ou le module suivant, auquel cas on applique à l'élément 20 une tension supérieure à la tension de sortie du module auquel elle appartient, comme expliqué ci-dessus. Dans ce cas, un troisième contact 24c est ajouté dans la boite de jonction du module (figure 3B), par exemple avec une bande (barre) de cuivre qui permettra la jonction avec la couche 20 à l'aide du ruban comme décrit précédemment. Ou bien un contact 26a est ajouté par une 2ème boite de jonction 26 du module (figure 3D), permettant ainsi un contact avec toute source de potentiel extérieure au module.
Les figures 4A et 4B permettent de comparer les tensions appliquées à des modules de type connu (figure 4A), et à des modules selon l'invention (figure 4B, sur laquelle, comme sur la figure 5, l'élément additionnel 20 est indiqué par un rectangle gris). Dans les 2 cas, les modules sont connectés en série, et on désigne par : -Uj : le potentiel à la borne de sortie (+) du module i ;
-Vi : la différence de potentiel aux bornes du module i
-Ucj (seulement en figure 4B) : le potentiel de l'électrode additionnelle 20 du module i, fourni par la source Si ;
-AUj : la différence de potentiel pour générer le champ électrique subi par la cellule au plus haut potentiel du module i, à savoir la cellule qui est connectée à la borne de sortie (+) du module i. Dans la configuration mettant en œuvre des modules connus (figure 4A), le champ électrique subi par la cellule la plus exposée, pour une chaîne de n modules connectés en série, vaut :
Uo = tension au départ de la chaîne, c'est-à-dire en entrée du 1er module de celle-ci
(comme illustré en figure 4A).
Alors que, dans la configuration mettant en œuvre des modules selon l'invention (figure
4B):
On comprend que le choix d'un Ucn strictement positif réduit le AUn
De façon préférentielle, si Ucn augmente avec n, alors on peut compenser, au moins partiellement, la croissance de AUn, et donc le problème de potentiel avec l'augmentation de n.
On peut par exemple choisir Ucn égal à la tension d'entrée du module, cette tension étant soit fournie par un générateur externe, soit obtenue en connectant l'électrode 20 au potentiel d'entrée du module. On obtient ainsi :
Et en conséquence un champ électrique très limité est subi par la cellule la plus exposée ; pour une chaîne de n modules connectés en série, dans le cas de l'invention:
AUn = Vn
Une variante du schéma de la figure 4B est illustrée en figure 5, dans laquelle seuls certains modules de la chaîne (ici : seulement les 2 modules en fin de chaîne, mais il peut s'agir aussi des n derniers modules, l<n<N, N = nombre de modules dans la chaîne) est/sont un/des module(s) selon l'invention ; ou bien les autres modules comportent un élément 20 (cas représenté), mais celui-ci n'est pas relié à une source de potentiel. Dans les 2 cas, c'est de préférence le ou les module(s) les plus exposés, ou en fin de chaîne, qui est/sont muni(s) d'une électrode additionnelle portée à un potentiel prédéterminé en vue de réduire la tension vue par les cellules, comme expliqué ci-dessus.
Dans la structure des figures 4B et 5, le châssis de chaque module est mis à la terre. En variante (non représentée) le châssis peut être à un potentiel flottant, notamment si la mise à la terre ne s'impose pas.
Une chaîne de modules telle que décrite ci-dessus, dont tous les modules, ou seulement une partie d'entre eux, comportent un élément 20, peut être mise en œuvre dans une structure telle que celle illustrée en figure IB.
La figure 6A représente une réalisation avantageuse de la figure 4B, avec des sources de tension Si chacune comportant un assemblage 200i, 2002 200n de « mini-cellules » (elles sont plus petites que les cellules du commerce) photovoltaïques, par exemple de technologie similaire à celle du module 2i, 22, ...2n avec laquelle elle est associée. Cet assemblage peut être appelé « mini-module » (mais on peut aussi l'appeler mini-module ou module de (ou pour) mise au potentiel). Il est différent du module auquel il est associé. Dans ce mini-module, les mini-cellules sont électriquement connectées les unes aux autres en série, de sorte que la tension maximum délivrée par cet assemblage (en circuit ouvert) est proche de la tension maximum du module auquel ce mini-module est associé (Voc). Pour arriver à cette configuration, on peut réaliser un mini module comportant le même nombre de mini cellules que dans le module auquel il est associé. Le potentiel à l'entrée, respectivement à la sortie de chaque assemblage 200j, est le potentiel à l'entrée, respectivement à la sortie, du module 2j correspondant. L'élément 20 du module 2j peut être aussi porté à ce potentiel de sortie ; en variante, on peut faire baisser le potentiel de l'élément 2j en ajoutant une résistance entre l'élément 20 et la diode 19j (i=l, 2, ...n).
En fonctionnement les tensions des modules sont imposées par la tension de sortie du système déterminée par un dispositif électronique en aval. La plupart du temps, ce dispositif électronique est un contrôleur 202 nommé MPPT (« Maximum Power Point Tracker »). Ce contrôleur connecté au convertisseur 204, balaie toute la gamme de tension et collecte les réponses en courant, et détermine ainsi la tension au point de fonctionnement optimum. La tension (différence de potentiel entre son entrée et sa sortie) de chaque mini-module est donc celle du module respectif.
Dans cette réalisation de la figure 6A, les sources de tension sont en fait des sources de courant (ce sont des cellules photovoltaïques) asservies en tension par le module lui- même. Ces sources de tension 200j sont connectées en cascade (en série) afin d'élever leur potentiel au même niveau que ceux des différents modules.
Les figure 6B et 6C représentent des réalisations avantageuses d'un module photovoltaïque 2j, muni d'un « mini module » 200j, qui va former une source de tension comme expliqué ci-dessus en lien avec la figure 6A. Comme représenté en figure 6B, ce « mini module » 200j, peut être intégré dans la fabrication du module 2j. En variante, illustrée en figure 6C, le mini module 200j peut être dissocié de la fabrication du module 2j, tout en étant monté sur le même châssis, une fois que l'ensemble est installé sur site. On note que, comme déjà expliqué ci-dessus, les châssis des différents modules 2j de la figure 6A ne sont pas nécessairement mis à la terre.
La tension générée aux bornes d'une chaîne de modules selon l'invention est par exemple comprise entre 600 V et 10 kV. Chaque chaîne peut par exemple comporter entre 30 et 40 modules.

Claims

REVENDICATIONS
1. Module photovoltaïque (2), comportant, entre une face avant (4) et une face arrière (12) une ou des cellules photovoltaïques (6, 8), des couches d'encapsulation (10, 11) de cette ou ces cellules, au moins un élément (20) conducteur ou semi-conducteur disposé entre la ou les cellules (6, 8) et la face arrière (14) du module, une source de tension (Si) et des moyens (22) formant contact entre cette source de tension et cet élément conducteur ou semi-conducteur, ladite source de tension (Si) fournissant :
- une tension comprise entre la tension d'entrée du module et sa tension de sortie,
- ou bien encore inférieure à sa tension d'entrée, mais de préférence pas inférieure à sa tension d'entrée - 600 V ou bien encore supérieure à sa tension de sortie mais de préférence pas supérieure à sa tension de sortie + 600 V.
2. Module photovoltaïque selon la revendication 1, au moins un élément (20) conducteur comportant au moins une couche (20) conductrice ou au moins un élément semi- conducteur comportant au moins une couche (20) semi conductrice, disposée entre la ou les cellules (6, 8) et la face arrière (12) du module.
3. Module photovoltaïque selon la revendication 2, ladite au moins une couche (20) conductrice ayant une épaisseur comprise entre 5 nm et 50 pm.
4. Module photovoltaïque selon l'une des revendications 1 à 3, ledit élément (20) conducteur étant en un matériau métallique ou ledit élément semi-conducteur étant en un matériau semi-conducteur.
5. Module photovoltaïque selon la revendication 4, ledit élément (20) conducteur étant en au moins un élément conducteur choisi parmi l'aluminium, le laiton, le cuivre, l'argent, la fonte, l'étain, le plomb, le nickel, le graphite.
6. Module photovoltaïque selon la revendication 4, ledit élément semi-conducteur étant en au moins un élément semi-conducteur, choisi parmi le silicium, le germanium, le SiGe, le SiC.
7. Module photovoltaïque selon la revendication 4, ledit élément semi-conducteur étant choisi parmi :
- le aSiH (silicium amorphe), le CIS (Séléniure de cuivre et d'indium), le CIGS (séléniure de cuivre, d'indium et de gallium), le GaAs (arsénure de gallium) ;
- les semiconducteurs organiques.
8. Module photovoltaïque selon l'une des revendications 1 à 7, ladite source de tension (Si) comportant au moins un module photovoltaïque (200j) additionnel .
9. Module photovoltaïque selon la revendication 8, ledit module photovoltaïque (200j) additionnel formant source de tension (Si) étant intégré au module photovoltaïque (2, 2i) .
10. Champ de modules photovoltaïques, comportant une pluralité de modules photovoltaïques disposés en série et comportant au moins un module selon l'une des revendications 1 à 9.
11. Champ de modules photovoltaïques, comportant une pluralité de modules photovoltaïques disposés en série, tous étant selon l'une des revendications 1 à 9.
12. Champ de modules photovoltaïques selon l'une des revendications 10 ou 11, comportant entre 5 et 1000 modules disposés en série.
13. Champ de modules photovoltaïques selon l'une des revendications 10 à 12, les moyens (22) formant contact d'au moins un module selon l'une des revendications 1 à 9 étant connectés à une sortie ou à une entrée, ou à point intermédiaire entre cette entrée 17 et cette sortie fournissant une tension comprise entre ces tensions d'entrée et de sortie, d'un autre module du champ.
14. Procédé de fonctionnement d'un module photovoltaïque (2) selon l'une des revendications 1 à 9 ou d'un champ de modules selon l'une des revendications 10 à 13, dans lequel on applique à l'élément conducteur ou semi-conducteur (20) du module ou bien d'au moins un module, par les moyens (22) formant contact de celui-ci, une tension:
- fournie par la source de tension (Si) extérieure au module, cette tension étant par exemple comprise entre la tension d'entrée (Vcmin) et la tension de sortie (Vcmax) du module;
- ou bien qui est inférieure à la tension d'entrée (VCmin), mais de préférence pas inférieure à la tension d'entrée - 600 V, ou supérieure à la tension de sortie (VCmax) du module mais de préférence pas supérieure à la tension de sortie + 600 V.
15. Procédé de réalisation d'un module photovoltaïque (2), comportant :
- la formation d'une première couche d'encapsulation (10) et d'une deuxième couche d'encapsulation (11) d'une cellule photovoltaïque ou de plusieurs cellules photovoltaïques (6, 8) reliées en série entre elles,
- la formation d'une face avant (4) et d'une face arrière (14), ladite première couche d'encapsulation (10) et ladite deuxième couche d'encapsulation (11) de ladite cellule photovoltaïque ou desdites cellules photovoltaïques (6, 8) étant disposée entre ladite face avant (4) et ladite face arrière (14), caractérisé en ce qu'il comporte :
- la formation d'au moins un élément conducteur ou semi-conducteur (20) sur ladite face arrière, ou entre la ou les cellule(s) photovoltaïque(s) et ladite face arrière, et de moyens (22) formant contact pour mettre cet élément conducteur ou semi-conducteur à un certain potentiel avec une source de tension (Si) fournissant :
- une tension comprise entre la tension d'entrée du module et sa tension de sortie,
- ou bien encore inférieure à sa tension d'entrée, mais de préférence pas inférieure à sa tension d'entrée - 600 V ou bien encore supérieure à sa tension de sortie mais de préférence pas supérieure à sa tension de sortie + 600 V. 18
16. Procédé selon la revendication 15, l'élément conducteur ou semi-conducteur (20) étant formé par métallisation ou par dépôt sur la partie intérieure de ladite face arrière.
17. Procédé selon la revendication 15 ou 16, comportant la réalisation de plots de contact
(24a-24c, 26a) du module et la connexion des moyens (22) formant contact à un desdits plot de contact (24a-24c, 26a).
18. Procédé selon l'une des revendications 15 à 17, ladite source de tension (Si) comportant au moins un module photovoltaïque (200j) additionnel.
19. Procédé selon la revendication 18, dans lequel on intègre ledit module photovoltaïque (200j) additionnel formant source de tension (Si) au cadre du module photovoltaïque (2, 2i).
20. Procédé selon la revendication 18 ou 19, dans lequel on intègre ledit module photovoltaïque (200i) additionnel formant source de tension (Si) est montée sur le même châssis que le module photovoltaïque (2, 2i).
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