EP4631109A1 - Module photovoltaique bifacial - Google Patents

Module photovoltaique bifacial

Info

Publication number
EP4631109A1
EP4631109A1 EP23820876.3A EP23820876A EP4631109A1 EP 4631109 A1 EP4631109 A1 EP 4631109A1 EP 23820876 A EP23820876 A EP 23820876A EP 4631109 A1 EP4631109 A1 EP 4631109A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
junction
module
junctions
electrical connection
cells
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.)
Pending
Application number
EP23820876.3A
Other languages
German (de)
English (en)
Inventor
Pierre-Philippe Grand
Jean Rousset
Amaury MARTIN
Christian Omar MORENO CASTILLO
Lars Oberbeck
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.)
Electricite de France SA
Centre National de la Recherche Scientifique CNRS
Institut Photovoltaique dIle de France IPVF
TotalEnergies Onetech SAS
Original Assignee
Electricite de France SA
Centre National de la Recherche Scientifique CNRS
Institut Photovoltaique dIle de France IPVF
TotalEnergies Onetech SAS
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 Electricite de France SA, Centre National de la Recherche Scientifique CNRS, Institut Photovoltaique dIle de France IPVF, TotalEnergies Onetech SAS filed Critical Electricite de France SA
Publication of EP4631109A1 publication Critical patent/EP4631109A1/fr
Pending legal-status Critical Current

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Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10F—INORGANIC SEMICONDUCTOR DEVICES SENSITIVE TO INFRARED RADIATION, LIGHT, ELECTROMAGNETIC RADIATION OF SHORTER WAVELENGTH OR CORPUSCULAR RADIATION
    • H10F19/00—Integrated devices, or assemblies of multiple devices, comprising at least one photovoltaic cell covered by group H10F10/00, e.g. photovoltaic modules
    • H10F19/40—Integrated devices, or assemblies of multiple devices, comprising at least one photovoltaic cell covered by group H10F10/00, e.g. photovoltaic modules comprising photovoltaic cells in a mechanically stacked configuration
    • 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
    • H10F10/00—Individual photovoltaic cells, e.g. solar cells
    • H10F10/10—Individual photovoltaic cells, e.g. solar cells having potential barriers
    • H10F10/19—Photovoltaic cells having multiple potential barriers of different types, e.g. tandem cells having both PN and PIN junctions
    • 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
    • H10K30/40—Organic devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation comprising a p-i-n structure, e.g. having a perovskite absorber between p-type and n-type charge transport layers
    • 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
    • H10K30/50—Photovoltaic [PV] devices
    • H10K30/57—Photovoltaic [PV] devices comprising multiple junctions, e.g. tandem PV cells

Definitions

  • the present description concerns a bifacial photovoltaic module, as well as a process for producing electricity which uses such modules.
  • Bifacial photovoltaic panels provide access to quantities of electricity produced per unit of occupied ground surface which are particularly high, thanks to the use of both sides of each panel to collect and convert solar radiation. Indeed, one of the faces receives direct and diffuse solar radiation while the other face simultaneously receives diffuse daytime ambient radiation and/or radiation which is reflected or diffused by the ground. The ability of the ground to reflect part of the ambient radiation is called the albedo of that ground.
  • document WO 2016/198898 A1 discloses a monolithic stack of three photovoltaic junctions for a bifacial module, which includes a first junction based on perovskite, an intermediate junction based on silicon and a second junction based on perovskite .
  • the photovoltaic module has a bifaciality coefficient value which is improved, since each direction of propagation of the radiation in the stack of junctions first crosses a junction whose forbidden band width value is greater before the intermediate junction whose bandgap width value is smaller.
  • the bifaciality coefficient for a bifacial photovoltaic module is defined as the quotient of its photovoltaic conversion efficiency value for the radiation which is incident on the rear face of the module by that for the radiation which is incident on the front face of the module.
  • an aim of the present invention is to provide new bifacial photovoltaic panel modules, which are capable of producing quantities of electricity greater than those of the modules known from the prior art.
  • Another aim of the invention is to provide bifacial photovoltaic panel modules for which the limitation of electric current which is caused by at least one junction on another is avoided.
  • Yet another aim of the invention is to provide bifacial photovoltaic panel modules which have high values for the bifaciality coefficient.
  • a first aspect of the invention proposes a bifacial photovoltaic module, arranged to produce electricity from a first radiation which is incident on a first face of the module and simultaneously from a second radiation which is incident on a second face of the module, parallel and opposite to the first face, during use of the module.
  • the module of the invention comprises at least three photovoltaic junctions which each extend parallel to its first and second faces and which are offset successively along a direction of crossing of the module between these first and second faces.
  • the three junctions include a middle junction, a first side junction which is located between the first face and the middle junction, and a second side junction which is located between the middle junction and the second face.
  • a bandgap width of the first side junction and a bandgap width of the second side junction are each greater than a bandgap width of the middle junction.
  • the bifacial photovoltaic module of the invention further comprises a first pair of electrical connection terminals which is arranged to conduct an electric current produced by one of the photovoltaic junctions, called a first dissociated junction, in accordance with a first path of flow of electric current which is separated from at least two other junctions. It further comprises at least one other pair of electrical connection terminals which is arranged to conduct another electric current produced by at least one of the photovoltaic junctions other than the first dissociated junction, in accordance with another electric current circulation path which is separated from the first dissociated junction.
  • the first pair of electrical connection terminals makes it possible to collect the electric current which is produced by one of these three photovoltaic junctions without this current passing through the other two junctions, and one or two other electric current(s) which is (are) produced by these last two junctions is (are) collected by one or two other pair(s) of electrical connection terminals without this (these two) other current(s) passing through the first junction.
  • the first junction is called dissociated.
  • the electric current which is produced by the first dissociated junction is not likely to be limited by the electrical conduction capacity of one of the other junctions.
  • these other junctions can themselves be dissociated, in which case the module has three pairs of electrical connection terminals, or associated in which case the module can only have two pairs of electrical connection terminals. Thanks to such dissociation of at least one of the photovoltaic junctions of the module, this module is capable of producing greater quantities of electricity.
  • Such a principle of dissociation of at least one of the junctions applies identically to a photovoltaic module with more than three junctions which are superimposed.
  • the invention also notably covers a photovoltaic module with four or five junctions which are superimposed between the two faces.
  • the module comprises the following ordered sequence from one side to the other: first outer side junction, first intermediate side junction, middle junction, second intermediate side junction then second outer side junction.
  • the bandgap width value of the first (respectively second) outer lateral junction is greater than that of the first (resp. second) intermediate lateral junction, itself greater than that of the middle junction.
  • one of the two intermediate junctions in the previous sequence is removed.
  • the module of the invention can have a structure which is symmetrical between the two opposite directions of crossing from one face to the other for radiation, using types of junctions for the lateral junctions which are similar or have similar characteristics, and using a structure of electrical connections which is symmetrical for all the junctions of the module.
  • the bifaciality coefficient of the module can be high.
  • the photovoltaic module of the invention can have two or three pairs of electrical connection terminals.
  • the module When the module has three pairs of electrical connection terminals, that is to say it has six terminals, it includes second and third pairs of electrical connection terminals in addition to the first pair of terminals electrical connections.
  • the second pair of electrical connection terminals is then arranged to conduct a second electric current which is produced by a second of the photovoltaic junctions, called the second dissociated junction and distinct from the first dissociated junction, in accordance with a second electric current circulation path which is separated from the first electric current flow path.
  • the third pair of electrical connection terminals is arranged to conduct a third electric current produced by a third of the photovoltaic junctions, called the third dissociated junction and distinct from each of the first and second dissociated junctions, in accordance with a third electric current circulation path which is separated from the first and second electric current flow paths.
  • the module can comprise three distinct substrates: a first substrate which supports the first dissociated junction and the first pair of electrical connection terminals, a second substrate which supports the second dissociated junction and the second pair of electrical connection terminals, and a third substrate which supports the third dissociated junction and the third pair of electrical connection terminals.
  • each of the junctions among the middle junction, the first lateral junction and the second lateral junction can be divided into a plurality of cells which are electrically connected in series to form at least one respective branch.
  • Each branch of one of the junctions is separated from each branch of each other junction, and extends between the two electrical connection terminals of the corresponding junction.
  • the module then further comprises two connection nodes electrical which are each connected to one of the electrical connection terminals of each junction, so that all the branches are electrically connected in parallel inside the module.
  • numbers of cells in each branch are such that a result of multiplication for each branch of the number of cells by a value of operating voltage at maximum power relative to the junction of this branch, is substantially equal for all branches .
  • the respective values of operating voltage at maximum power which relate to the first and second lateral junctions may be different, in particular to correspond to average power values of the radiation incident on the two faces of the module which are different. These average values may depend in particular on that of the first and second faces of the module which is intended to be turned towards the Sun, and on the albedo value of the ground towards which the other face is intended to be turned during use. of the photovoltaic module to produce electricity.
  • the respective numbers of cells in the branches of the first and second lateral junctions are then also different, to obtain respective total electrical voltages of all the branches which are substantially equal.
  • dimensions of the cells of the first and second side junctions are such that respective branch lengths of these first and second side junctions are equal to a length of the middle junction, or are divisors of the length of the middle junction.
  • the so-called other pair of electrical connection terminals is arranged so that the so-called another electric current circulation path successively passes through at least two of the photovoltaic junctions other than the first dissociated junction, which are then called at least two associated junctions.
  • these associated junctions are electrically combined with each other in a series connection mode.
  • the module can comprise two distinct substrates: a first substrate which supports the first dissociated junction and the first pair of electrical connection terminals, and a second substrate which together supports the at least two associated junctions and the other pair of electrical connection terminals.
  • the first dissociated junction can be divided into a plurality of first cells which are electrically connected in series to form at least a first branch.
  • the two associated junctions can also be divided into a plurality of second cells which are electrically connected in series to form at least one second branch which is separated from each first branch, but each second cell then comprising respective cells of the two junctions. associated, which are electrically combined with each other according to the series connection mode inside this second cell.
  • each of the first and second branches connects two electrical connection nodes of the module, so that all the branches are electrically connected in parallel inside the module.
  • respective numbers of the first or second cells in each first or second branch are such that a result of multiplication for each first branch of the number of first cells in this first branch by a value of operating voltage at maximum power relative to the first dissociated junction, is substantially equal to a multiplication result for each second branch of the number of second cells in this second branch by a value of operating voltage at maximum power relating to the series connection of the two associated junctions.
  • the cells inside each junction branch, lateral or median can be grouped into subsets, the cells inside each subset being connected in series, and the subsets of the same branch also being connected in series.
  • each junction branch can be grouped into several branches for this junction, all these branches being electrically connected in parallel in the module.
  • the cells of each junction branch, lateral or medial can be electrically connected to each other according to any hybrid combination of the series connection mode and the parallel connection mode.
  • a second aspect of the invention relates to a method of producing electricity which comprises placing at one location on the Earth at least one photovoltaic module which conforms to the first aspect of the invention, so that the faces of this module each form an angle which is between 24° and 40° relative to a direction which is horizontal at this location on the Earth.
  • Such an inclination of the photovoltaic module makes it possible to benefit from its bifacial structure to produce a greater quantity of electricity.
  • FIG. 1 is a sectional view of a photovoltaic module which conforms to the invention, and which has a configuration with three pairs of electrical connection terminals;
  • FIG. 2 illustrates a division of junctions of the photovoltaic module of [Fig. 1] in cells, as well as the electrical connections that connect the cells;
  • FIG. 3 is a plan view of a silicon-based junction such as can be used in the photovoltaic module of [Fig. 1 ] ;
  • FIG. 4a is a plan view of a perovskite-based junction such as can be combined with the junction of [Fig. 3] in the photovoltaic module of [Fig. 1 ] ;
  • FIG. 4b is a plan view of another perovskite-based junction such that it can be combined with the junctions of [Fig. 3] and [Fig. 4a] in the photovoltaic module of [Fig. 1 ] ;
  • FIG. 5a is an exploded perspective view of an assembly of the junctions of the photovoltaic module of [Fig. 1 ] ;
  • FIG. 5b is a perspective view of the photovoltaic module of [Fig. 1 ], after assembly;
  • FIG. 6 corresponds to [Fig. 1] for another photovoltaic module which is also in accordance with the invention, but which has a configuration with two pairs of electrical connection terminals;
  • FIG. 7 corresponds to [Fig. 2] for the other photovoltaic module of [Fig. 6] ;
  • FIG. 8 illustrates conditions for installing a photo voltaic module which conforms to the invention.
  • the embodiments of the invention which are described below all correspond to a sequence of photovoltaic junctions of the following type: first lateral junction based on perovskite, middle junction based on silicon, and second lateral junction based on perovskite.
  • the band gap value for a silicon-based junction is of the order of 1.12 eV
  • that for a perovskite-based junction is of the order of 1.6 eV.
  • each perovskite-based junction can be replaced by a junction of another type whose bandgap width value is greater than that of the middle junction.
  • each perovskite-based junction can be replaced by a II/V type junction, such as the GalnP (gallium-indium-phosphorus) type, or by an organic photovoltaic system, or even by a dye photovoltaic cell.
  • the silicon-based junction which constitutes the middle junction, can be of any model, in particular the models designated by the acronyms IBC for “Interdigitated Back Contact” in English, PERC for “Passivated Emitter and Rear Cell”, TOPCON for “Tunnel Oxide Passivated Contact” or HJT for “HeteroJonction Technology”. It can also be replaced for this use by a junction of another type whose forbidden band width value is less than that of each lateral junction.
  • the middle junction can alternatively be of the CdTe (cadmium telluride) or CIGS (copper indium gallium selenide) type.
  • the three junctions are arranged parallel inside a photovoltaic module, and parallel to the faces of this module.
  • the middle junction is located between the first and second side junctions, regardless of positions of transparent substrates which may be used to support these junctions and be located at any levels with respect to the sequence of the junctions.
  • the two opposite faces of the photovoltaic module are similarly transparent, so that solar radiation, reflected radiation and/or diffuse radiation enters the panel through these faces and then is incident on the junctions.
  • the front face of the module called the first face
  • the rear face of the module called the second face
  • the photovoltaic module which is designated by the reference 100 and which conforms to the invention, may comprise:
  • first transparent substrate 10 for example made of glass, which supports a first lateral photovoltaic junction 1 of the perovskite type.
  • the junction 1 can comprise from the substrate 10: a first transparent conductive electrode electrically 1 1, for example based on tin oxide doped with fluorine (Sn ⁇ 2:F) or indium oxide doped with tin (ITO), an electronic transport layer 12, denoted ETL, a layer active 13 based on perovskite, denoted PKT, a hole transport layer 14, denoted HTL, and a second transparent electrically conductive electrode 15, for example based on indium oxide doped with tin;
  • Si silicon-based substrate which supports or incorporates a silicon-type photovoltaic junction 3, denoted Si, for example of the IBC, PERC, TOPCON or HJT type;
  • the junction 2 may comprise, from the substrate 20: another first transparent electrically conductive electrode 21, for example based on tin oxide doped with fluorine or indium oxide doped with tin, another layer electronic transport layer 22, denoted ETL, another active layer 23 based on perovskite, denoted PKT, another hole transport layer 24, denoted HTL, and another second transparent electrically conductive electrode 25, for example based on oxide of indium doped with tin.
  • junction 2 can be identical to that of junction 1, just as the substrates 10 and 20 can be identical.
  • Junction 3 is intermediate between junctions 1 and 2, and constitutes the middle junction.
  • the substrates 10 and 20 are preferably close to that of the junction 3, on each side of the latter and with each of the junctions 1 and 2 which is turned towards the substrate of the junction 3.
  • An encapsulation sheet 40 is interposed between the junctions 1 and 3, and another encapsulation sheet 50 is interposed between junctions 2 and 3.
  • the encapsulation sheets 40 and 50 can be identical, made of a transparent and electrically insulating material such as polyolefin, for example.
  • the substrate 10 can constitute its front face, denoted F1 and intended to be turned towards the Sun when using the module 100 to produce electricity.
  • the substrate 20 then constitutes the rear face of the module 100, denoted F2 and intended to be turned away from the Sun, towards the ground.
  • R1 generally designates the radiation which reaches the front face F1 of the module 100
  • R2 generally designates the radiation which reaches its rear face F2.
  • Junction 1 based on perovskite, is provided with two electrical connection terminals: terminal B1 which is in electrical contact with electrode 11, and terminal B1' which is in electrical contact with the electrode 15.
  • junction 2 also based on perovskite, is provided with two other electrical connection terminals: terminal B2 which is in electrical contact with electrode 21, and terminal B2' which is in electrical contact with electrode 25.
  • junction 3 based on silicon, also has two electrical connection terminals: B3 which is positive and B3' which is negative.
  • terminals B1, B2 and B3 are electric current output terminals from junctions 1, 2 and 3, respectively, and terminals B1 ', B2' and B3' are electric current return terminals to the respective junctions.
  • Each of the photovoltaic junctions 1, 2 and 3 thus has a pair of dedicated terminals, resulting in a total of three pairs of electrical connection terminals.
  • each junction can produce an individual electric current, without this individual current passing through any of the other two junctions.
  • each of the three junctions 1, 2 and 3 is dissociated with respect to each of the two others. It is therefore not necessary to adapt the junctions relative to each other as to their respective capacity to conduct an external electric current. A simplification of the entire module 100 results, as well as the removal of a limitation on the electrical power supplied.
  • each junction 1, 2 or 3 can be divided into a plurality of cells which are electrically connected in series inside each junction, so as to constitute a respective branch of the mode of parallel connection.
  • junction 1 based on perovskite is cut into NPKTI identical cells which are connected in series, on the substrate 10.
  • junction 2 also based on perovskite is cut into NPKT2 identical cells which are connected in series, on the substrate 20.
  • junction 3 can be in the form of identical Nsi cells which are connected in series, for example by using a silicon-based photovoltaic module which is already commercially available.
  • Ci designates each cell of junction 1, C2 each cell of junction 2, and C3 each cell of junction 3. Possibly, each junctions 1 and 2 may also have an additional cut (not shown in [Fig. 2]), for example as commonly designated by engraving pattern P4, so that this junction consists of several identical branches which are electrically connected in parallel.
  • each cell output voltage value VPKTI, VPKT2 and Vsi can be taken equal to the operating voltage value at maximum power for this cell, that is to say equal to Vm PP _PKTi, Vmpp_PKT2 and Vmpp_si respectively, the abbreviation mpp meaning maximum power point, or “maximum power point” in English.
  • junctions 1, 2 and 3 can be easily superimposed within the same peripheral mechanical holding frame, and in a way which is optimized for the quantity of electricity produced per unit surface area of the module 100, an individual cell size can be adopted for all the cells of the same junction, such that all the junction branches have peripheral dimensions which coincide.
  • lighting conditions which are intended for module 100 may be as follows:
  • a silicon-based photo voltaic module as commercially available and which has such an electrical configuration, is shown in [Fig. 3]. It has a rectangular shape, with a length Lsi which is equal to 1866 mm (millimeter), and a width Isi which is equal to 941 mm.
  • each silicon-based junction cell C3 comprises a respective substrate of 156 mm x 156 mm which is separated from that of each other cell C3, and the reference 31 designates segments of electrical connections which constitute the series combination of the 72 C3 cells inside the module.
  • the C3 cells are arranged in six rows of twelve cells each in the junction module 3 shown, and the segments of electrical connections 31 form a meander with three round trips parallel to the direction of the length Lsi.
  • the branch of NPKTI such cells Ci which are connected in series therefore has the following value of electrical voltage between its terminals B1 and B1 ': NPKTI -Vm PP _PKTi.
  • a branch of NPKT2 such cells C2 which are connected in series therefore has the following voltage value electrical between its terminals B2 and B2': NpKT2-Vm PP _PKT2.
  • the output voltage value of module 100 in electricity production operation, as existing between nodes N and N', is then substantially equal to that of junction module 3 of [Fig. 3], that is to say approximately 44.6 V.
  • the output current of module 100 is the sum of the individual currents which are produced by the three junctions 1 -3 for their respective operations at maximum power.
  • Each of the substrates 10 and 20 can advantageously be rectangular with length and width dimensions which are substantially identical to those Lsi and lsi of the junction module 3.
  • the junction 1 based of perovskite can be divided on the substrate 10, in its width equal to lsi, into four subsets each of NPKTI bands, forming in all 4-NPKTI bands which can all have identical individual widths, and all have the length Lsi. These subsets are designated 11, 12, 13 and 14, respectively in [Fig. 4a], and a different cell Ci is constituted individually by each junction strip 1.
  • All the cells Ci of the same sub-assemblies 1 i, 12, 13 and are electrically connected in series within this sub-assembly, and the sub-assemblies 11, 12, 13 and are electrically connected in parallel between terminals B1 and BT, so as to constitute separate branches in the connection mode described above.
  • the cells Ci can be connected in series inside each of the subassemblies 11, 12, 13 and 14 by etching patterns and conductive connections P1, P2 and P3 as already recalled above, and the subassemblies 11, 12, 13 and 14 can be separated by electrical insulation engravings of type P5.
  • the junction 2 also based on perovskite can be divided on the substrate 20, in its width equal to lsi, into four subsets each of N KT2 bands, forming in all 4 NPKT2 bands which can all have identical individual widths, and all have the length Lsi. These subsets are designated by 2i, 22, 23 and 24, respectively in [Fig. 4b], and each junction strip 2 individually constitutes a cell C2.
  • All the cells C2 of the same sub-assemblies 2i, 22, 23 and 24 are electrically connected in series within this sub-assembly, and the sub-assemblies 2i, 22, 23 and 24 are electrically connected in parallel between terminals B2 and B2', so as to constitute as many separate branches.
  • the cells C2 can also be connected in series inside each of the subassemblies 2i, 22, 23 and 24 by etching patterns and conductive connections P1, P2 and P3.
  • each strip which constitutes a cell C2 on the substrate 20 can have a length equal to Lsi and a width I KT2 equal to lsi/(4 NpKT2) «4.5 mm, or rather 4.42 mm by further removing the thickness of the conductive connections and that of the electrical insulation etchings between adjacent subassemblies.
  • the dimension lsi/4 was called branch length of junctions 1 and 2 in the general part of this description.
  • junction 3 as appearing in [Fig. 3] is Lsi.
  • the substrate 10 with the junction 1 as described with reference to [Fig. 4a], and that 20 with junction 2 as described with reference to [Fig. 4b], can be assembled with the junction module 3 as described with reference to [Fig. 3], in accordance with [Fig. 1 ] inside a common peripheral mechanical holding frame.
  • the parallel combination electrical connections of all the branches can be made in one of the ways known to those skilled in the art, using strips of electrically conductive paste or dedicated connector elements.
  • FIG. 5a] and [Fig. 5b] illustrate the assembly of the module 100 which is thus produced: a view of the junctions 1 -3 superimposed to form the module 100 with the bifacial configuration ([Fig. 5a]), and the assembly of the bifacial module 100 in a frame mechanical holding device 101 ([Fig. 5b]).
  • junction 1 based on perovskite and junction 3 based on silicon now together constitute a tandem assembly, being supported by the same substrate.
  • This common substrate can be incorporated into junction 3.
  • the two junctions 1 and 3 can be produced in the form of a stack of thin layers deposited on a transparent substrate.
  • a recombination or tunnel junction layer 60, denoted INT is intermediate between the hole transport layer 14 of junction 1 and junction 3, in order to achieve a series association of these two junctions 1 and 3. For this reason , junctions 1 and 3 were said to be associated in the general part of the description for this embodiment.
  • Insulating encapsulation sheets 50 and 70 are arranged on each side of the tandem assembly junctions 1 and 3, with a protective glass plate 80 over the sheet 70 to constitute the front face F1 of the module 100.
  • the perovskite-based junction 2 which is carried by the glass substrate 20 may be identical to that which was described with reference to [Fig. 1 ], It still constitutes a junction which is dissociated from junctions 1 and 3.
  • the electrical connection terminal B2, which is in contact with the transparent conductive electrode 21, is electrically connected by the node N with an electrical connection terminal B13 which is in contact with the transparent conductive electrode 1 1.
  • the electrical connection terminal B2' which is in contact with the transparent conductive electrode 25 is electrically connected by the node N' with an electrical connection terminal B13' which is in contact with a transparent conductive electrode 31 of the junction 3 based on silicon.
  • node N forms the current output terminal of module 100
  • node N’ forms the current return terminal of this module.
  • the module 100 can be intended to be oriented so that the tandem assembly of junctions 1 and 3 is on the Sun side, as opposed to junction 2, and with junction 3 based on perovskite which is closest to the front face F1 of the module.
  • the operating voltage value at maximum power Vm PP _si-PKTi of the tandem assembly of junctions 1 and 3 is approximately 1.68 V for the lighting conditions which were cited above, while its open circuit voltage value Voc_si-PKTi is approximately 1.96 V. Then, by applying the optimization principles explained above to module 100 of [Fig. 6], the voltage agreement of at least one branch of C13 cells of the tandem assembly of junctions 1 and 3 with at least one branch of C2 cells of junction 2 is preferably based on the operating voltage values at maximum power V mpp _si-PKTi and V mpp _PKT2.
  • Nsi-PKTi V mpp _si-PKTi NpKT2-Vm PP _PKT2, where NSI-PKTI is the number of tandem assembly C13 cells from junctions 1 and 3 that are connected in series in the corresponding branch.
  • NSI-PKTI is the number of tandem assembly C13 cells from junctions 1 and 3 that are connected in series in the corresponding branch.
  • FIG. 7 schematically shows the electrical configuration which is thus obtained for module 100 of [Fig. 6].
  • NSI-PKTI can be taken equal to 72 cells and NPKT2 equal to 142 cells, resulting in an operating output voltage value for module 100 of approximately 121 V.
  • the respective sizes of the tandem assembly cells C13 of junctions 1 and 3 and of those C2 of junction 2 can be chosen so that the branches of cells connected in series have superimposable dimensions inside the same peripheral mechanical holding frame.
  • the invention can be applied to any number of photovoltaic junctions which are assembled in the same module to absorb radiation effectively in complementary spectral intervals.
  • five photovoltaic junctions can be superimposed, with band gap values that are greater the closer the junction is to one of the faces of the module;
  • each photovoltaic junction is divided into cells which can be connected together according to any combination of series and parallel connections, in order to obtain voltage agreement of all the photovoltaic junctions of the module;

Landscapes

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Abstract

Un module photovoltaïque bifacial (100) comprend au moins trois jonctions photovoltaïques qui sont décalées successivement le long d'une direction de traversée du module par du rayonnement. Des jonctions latérales (1, 2) du module ont des valeurs de largeur de bande interdite qui sont supérieures à une valeur de largeur de bande interdite d'une jonction médiale (3) dudit module. En outre, le module possède une configuration à au moins deux paires de bornes de connexions électriques (B1, B1', B2, B2', B3, B3'), et réalise un accord en tension électrique entre des branches de jonctions qui sont connectées électriquement en parallèle. Le module est ainsi optimisé pour produire une quantité supérieure d'électricité lorsqu'il reçoit des rayonnements (R1, R2) simultanément sur deux faces (F1, F2) opposées dudit module.

Description

Description
Titre : MODULE PHOTOVOLTAÏQUE BIFACIAL
Domaine technique
[0001] La présente description concerne un module photovoltaïque bifacial, ainsi qu’un procédé de production d’électricité qui utilise de tels modules.
Technique antérieure
[0002] La conception et l’installation de panneaux photovoltaïques bifaciaux sont envisagées depuis récemment pour plusieurs marchés tels que l’agrivoltaïsme, des panneaux intégrés à des bâtis, des champs solaires au sol, etc. Les panneaux photovoltaïques bifaciaux donnent accès à des quantités d’électricité produites par unité de surface de sol occupée qui sont particulièrement élevées, grâce à l’exploitation des deux faces de chaque panneau pour collecter et convertir du rayonnement solaire. En effet, l’une des faces reçoit le rayonnement solaire direct et diffus pendant que l’autre face reçoit en même temps un rayonnement ambiant diurne diffus et/ou un rayonnement qui est réfléchi ou diffusé par le sol. La capacité du sol à renvoyer une partie du rayonnement ambiant est appelée albedo de ce sol. Elle dépend de la nature du sol en surface, par exemple de la végétation, du gravier, de la neige, etc., et contribue à envoyer du rayonnement vers la face du panneau photovoltaïque qui n’est pas tournée vers le Soleil. L’augmentation de production d’électricité qui est ainsi rendue possible par des panneaux photovoltaïques bifaciaux, par rapport à des panneaux photovoltaïques à une seule face qui est exploitée pour collecter du rayonnement, peut être typiquement comprise entre 5% et 30%.
[0003] Par ailleurs, pour transformer plus efficacement en électricité le rayonnement qui est incident sur une face de panneau solaire, il est connu de concevoir des superpositions de plusieurs jonctions photovoltaïques, dont les valeurs de largeur de bande interdite sont décroissantes dans le sens de propagation du rayonnement à travers les jonctions qui sont superposées. Ainsi, il est connu de disposer sur un substrat une première jonction photovoltaïque à base de silicium, qui est recouverte par une seconde jonction photovoltaïque à base de pérovskite, de sorte que le rayonnement traverse d’abord la jonction à base de pérovskite puis la jonction à base de silicium. La jonction à base de pérovskite est transparente dans un intervalle spectral qui correspond au maximum d’efficacité de la jonction à base de silicium, si bien que la structure, souvent appelée tandem, est adaptée pour convertir plus efficacement le rayonnement du spectre solaire.
[0004] Par exemple, l’article intitulé «Benefits of bifacial solar cells combined with low voltage power grids at high latitudes», de Sami Jouttijàrvi et al., Renewable and Sustainable Energy Reviews 161 (2022), 112354, divulgue d’utiliser des combinaisons tandem de jonctions à base de silicium et de pérovskite dans des panneaux photovoltaïques bifaciaux : une jonction inférieure est à base de silicium et une jonction supérieure est à base de pérovskite pour chaque rayonnement qui est incident sur l’une des deux faces du panneau photovoltaïque. Les auteurs de cet article mentionnent aussi l’avantage général de prévoir des paires bornes de connexions électriques qui soient dédiées séparément pour chacune des jonctions photovoltaïques, afin d’éviter que l’une des jonctions limite le courant électrique qui pourrait être produit par l’autre. Une structure tandem est ainsi munie de quatre bornes de connexions.
[0005] Enfin, le document WO 2016/198898 A1 divulgue un empilement monolithique de trois jonctions photovoltaïques pour un module bifacial, qui comprend une première jonction à base de pérovskite, une jonction intermédiaire à base de silicium et une seconde jonction à base de pérovskite. De cette façon, le module photovoltaïque présente une valeur de coefficient de bifacialité qui est améliorée, puisque chaque sens de propagation du rayonnement dans l’empilement de jonctions traverse d’abord une jonction dont la valeur de largeur de bande interdite est plus grande avant la jonction intermédiaire dont la valeur de largeur de bande interdite est plus petite. Le coefficient de bifacialité pour un module photovoltaïque bifacial est défini comme le quotient de sa valeur de rendement de conversion photovoltaïque pour le rayonnement qui est incident sur la face arrière du module par celle pour le rayonnement qui est incident sur la face avant du module.
Problème technique
[0006] A partir de cette situation, un but de la présente invention est de fournir de nouveaux modules de panneaux photovoltaïques bifaciaux, qui soient capables de produire des quantités d’électricité supérieures à celles des modules connus de l’art antérieur. [0007] Un autre but de l’invention est de fournir des modules de panneaux photovoltaïques bifaciaux pour lesquelles la limitation de courant électrique qui est provoquée par au moins une jonction sur une autre est évitée.
[0008] Un autre but encore de l’invention est fournir des modules de panneaux photovoltaïques bifaciaux qui possèdent des valeurs élevées pour le coefficient de bifacialité.
Résumé de l’invention
[0009] Pour atteindre l’un au moins de ces buts ou un autre, un premier aspect de l’invention propose un module photovoltaïque bifacial, agencé pour produire de l’électricité à partir d’un premier rayonnement qui est incident sur une première face du module et simultanément à partir d’un second rayonnement qui est incident sur une seconde face du module, parallèle et opposée à la première face, lors d’une utilisation du module.
[0010] Le module de l’invention comprend au moins trois jonctions photovoltaïques qui s’étendent chacune parallèlement à ses première et seconde faces et qui sont décalées successivement le long d’une direction de traversée du module entre ces première et seconde faces. Les trois jonctions comprennent une jonction médiane, une première jonction latérale qui est située entre la première face et la jonction médiane, et une seconde jonction latérale qui est située entre la jonction médiane et la seconde face. Dans ce module de l’invention, une largeur de bande interdite de la première jonction latérale et une largeur de bande interdite de la seconde jonction latérale sont supérieures chacune à une largeur de bande interdite de la jonction médiane.
[0011] Le module photovoltaïque bifacial de l’invention comprend en outre une première paire de bornes de connexions électriques qui est agencée pour conduire un courant électrique produit par l’une des jonctions photovoltaïques, appelée première jonction dissociée, conformément à un premier chemin de circulation de courant électrique qui est séparé d’au moins deux autres des jonctions. Il comprend en outre au moins une autre paire de bornes de connexions électriques qui est agencée pour conduire un autre courant électrique produit par l’une au moins des jonctions photovoltaïques autres que la première jonction dissociée, conformément à un autre chemin de circulation de courant électrique qui est séparé de la première jonction dissociée. [0012] Autrement dit, pour un module photovoltaïque à trois jonctions, la première paire de bornes de connexions électriques permet de recueillir le courant électrique qui est produit par l’une de ces trois jonctions photovoltaïques sans que ce courant traverse les deux autres jonctions, et un ou deux autre(s) courant(s) électrique(s) qui est (sont) produit(s) par ces deux dernières jonctions est (sont) recueilli(s) par une ou deux autre(s) paire(s) de bornes de connexions électriques sans que cet (ces deux) autre(s) courant(s) traverse(nt) la première jonction. C’est pourquoi la première jonction est dite dissociée. Ainsi, le courant électrique qui est produit par la première jonction dissociée n’est pas susceptible d’être limité par la capacité de conduction électrique de l’une des autres jonctions. En outre, ces autres jonctions peuvent elles-mêmes être dissociées, auquel cas le module possède trois paires de bornes de connexions électriques, ou associées auquel cas le module peut ne posséder que deux paires de bornes de connexions électriques. Grâce à une telle dissociation d’au moins une des jonctions photovoltaïques du module, ce module est capable de produire des quantités d’électricité supérieures.
[0013] Un tel principe de dissociation de l’une au moins des jonctions, conforme à l’invention, s’applique identiquement à un module photovoltaïque à plus de trois jonctions qui sont superposées. L’invention couvre notamment aussi un module photovoltaïque à quatre ou cinq jonctions qui sont superposées entre les deux faces. Pour un module photovoltaïque à cinq jonctions, le module comprend la séquence ordonnée suivante d’une face à l’autre : première jonction latérale extérieure, première jonction latérale intermédiaire, jonction médiane, seconde jonction latérale intermédiaire puis seconde jonction latérale extérieure. De préférence, la valeur de largeur de bande interdite de la première (respectivement seconde) jonction latérale extérieure est supérieure à celle de la première (resp. seconde) jonction latérale intermédiaire, elle-même supérieure à celle de la jonction médiane. Pour un module photovoltaïque à quatre jonctions, l’une des deux jonctions intermédiaires dans la séquence précédente est supprimée.
[0014] En outre, le module de l’invention peut avoir une structure qui est symétrique entre les deux sens opposés de traversée d’une face à l’autre pour du rayonnement, en utilisant des types de jonctions pour les jonctions latérales qui sont similaires ou ont des caractéristiques similaires, et en utilisant une structure de connexions électriques qui est symétrique pour l’ensemble des jonctions du module. Dans ce cas, le coefficient de bifacialité du module peut être élevé.
[0015] En particulier, le module photovoltaïque de l’invention peut être à deux ou trois paires de bornes de connexions électriques.
[0016] Lorsque le module possède trois paires de bornes de connexions électriques, c’est-à-dire qu’il est à six bornes, il comprend des deuxième et troisième paires de bornes de connexions électriques en plus de la première paire de bornes de connexions électriques. La deuxième paire de bornes de connexions électriques est alors agencée pour conduire un deuxième courant électrique qui est produit par une deuxième des jonctions photovoltaïques, appelée deuxième jonction dissociée et distincte de la première jonction dissociée, conformément à un deuxième chemin de circulation de courant électrique qui est séparé du premier chemin de circulation de courant électrique. La troisième paire de bornes de connexions électriques est agencée pour conduire un troisième courant électrique produit par une troisième des jonctions photovoltaïques, appelée troisième jonction dissociée et distincte de chacune des première et deuxième jonctions dissociées, conformément à un troisième chemin de circulation de courant électrique qui est séparé des premier et deuxième chemins de circulation de courant électrique.
[0017] Pour une telle configuration à trois paires de bornes de connexions électriques, le module peut comprendre trois substrats distincts : un premier substrat qui supporte la première jonction dissociée et la première paire de bornes de connexions électriques, un deuxième substrat qui supporte la deuxième jonction dissociée et la deuxième paire de bornes de connexions électriques, et un troisième substrat qui supporte la troisième jonction dissociée et la troisième paire de bornes de connexions électriques.
[0018] Selon un perfectionnement de l’invention pour une configuration à trois paires de bornes de connexions électriques, chacune des jonctions parmi la jonction médiane, la première jonction latérale et la seconde jonction latérale peut être découpée en une pluralité cellules qui sont connectées électriquement en série pour former au moins une branche respective. Chaque branche d’une des jonctions est séparée de chaque branche de chaque autre jonction, et s’étend entre les deux bornes de connexions électriques de la jonction correspondante. Le module comprend alors en outre deux noeuds de connexions électriques qui sont reliés chacun à l’une des bornes de connexions électriques de chaque jonction, de façon à ce que toutes les branches soient connectées électriquement en parallèle à l’intérieur du module. En outre, des nombres de cellules dans chaque branche sont tels qu’un résultat de multiplication pour chaque branche du nombre de cellules par une valeur de tension de fonctionnement à puissance maximale relative à la jonction de cette branche, soit sensiblement égal pour toutes les branches. Dans ce cas, les valeurs respectives de tension de fonctionnement à puissance maximale qui sont relatives aux première et seconde jonctions latérales, peuvent être différentes, notamment pour correspondre à des valeurs moyennes de puissance des rayonnements incidents sur les deux faces du module qui sont différentes. Ces valeurs moyennes peuvent dépendre notamment de celle des première et seconde faces du module qui est destinée à être tournée vers le Soleil, et de la valeur d’albédo du sol vers lequel est destinée à être tournée l’autre face lors d’une utilisation du module photovoltaïque pour produire de l’électricité. Les nombres respectifs de cellules dans les branches des première et de seconde jonctions latérales sont alors aussi différents, pour obtenir des tensions électriques totales respectives de toutes les branches qui sont sensiblement égales. En outre, des dimensions des cellules des première et seconde jonctions latérales sont telles que des longueurs de branche respectives de ces première et seconde jonctions latérales soient égales à une longueur de la jonction médiane, ou soient des diviseurs de la longueur de la jonction médiane. L’assemblage du module peut ainsi être simplifié tout en optimisant ses dimensions, puisque les jonctions ont alors des dimensions qui sont compatibles avec l’utilisation d’un cadre périphérique commun de maintien mécanique de tout le module.
[0019] Lorsque le module possède deux paires de bornes de connexions électriques, c’est-à-dire qu’il est à quatre bornes, la ainsi-nommée autre paire de bornes de connexions électriques est agencée de sorte que le ainsi-nommé autre chemin de circulation de courant électrique traverse successivement au moins deux des jonctions photovoltaïques autres que la première jonction dissociée, qui sont alors appelées au moins deux jonctions associées. Ainsi, ces jonctions associées sont combinées électriquement entre elles selon un mode de connexion en série.
[0020] Pour une telle configuration à deux paires de bornes de connexions électriques, le module peut comprendre deux substrats distincts : un premier substrat qui supporte la première jonction dissociée et la première paire de bornes de connexions électriques, et un second substrat qui supporte ensemble les au moins deux jonctions associées et l’autre paire de bornes de connexions électriques.
[0021] Selon un perfectionnement de l’invention pour une configuration à deux paires de bornes de connexions électriques, la première jonction dissociée peut être découpée en une pluralité de premières cellules qui sont connectées électriquement en série pour former au moins une première branche. En outre, les deux jonctions associées peuvent aussi être découpées en une pluralité de secondes cellules qui sont connectées électriquement en série pour former au moins une seconde branche qui est séparée de chaque première branche, mais chaque seconde cellule comprenant alors des cellules respectives des deux jonctions associées, qui sont combinées électriquement entre elles selon le mode de connexion en série à l’intérieur de cette seconde cellule. De même que précédemment, chacune des première et seconde branches relie deux noeuds de connexions électriques du module, de façon à ce que toutes les branches soient connectées électriquement en parallèle à l’intérieur du module. En outre, des nombres respectifs des premières ou secondes cellules dans chaque première ou seconde branche sont tels qu’un résultat de multiplication pour chaque première branche du nombre de premières cellules dans cette première branche par une valeur de tension de fonctionnement à puissance maximale relative à la première jonction dissociée, soit sensiblement égal à un résultat de multiplication pour chaque seconde branche du nombre de secondes cellules dans cette seconde branche par une valeur de tension de fonctionnement à puissance maximale relative à la connexion en série des deux jonctions associées.
[0022] Possiblement, les cellules à l’intérieur de chaque branche de jonction, latérale ou médiane, peuvent être regroupées en sous-ensembles, les cellules à l’intérieur de chaque sous-ensemble étant connectées en série, et les sous-ensembles d’une même branche étant aussi connectés en série.
[0023] Possiblement aussi, les cellules de chaque jonction, latérale ou médiane, peuvent être regroupées en plusieurs branches pour cette jonction, toutes ces branches étant connectées électriquement en parallèle dans le module. [0024] Possiblement encore, les cellules de chaque branche de jonction, latérale ou médiane, peuvent être connectées électriquement entre elles selon une combinaison hybride quelconque du mode de connexion en série et du mode de connexion en parallèle.
[0025] De façon générale pour l’invention, les jonctions photovoltaïques du module peuvent avantageusement être des types suivants : la jonction médiane peut être d’un type à base de silicium et posséder une largeur de bande interdite qui est comprise entre 1 ,0 eV (électron-volt, 1 eV = 1 ,6 10’19 joule) et 1 ,2 eV, et chacune des première et seconde jonctions latérales peut être d’un type à base de pérovskite et posséder une largeur de bande interdite qui est comprise entre 1 ,3 eV et 1 ,9 eV.
[0026] Enfin, un second aspect de l’invention concerne un procédé de production d’électricité qui comprend de disposer à un endroit de la Terre au moins un module photovoltaïque qui est conforme au premier aspect d’invention, de sorte que les faces de ce module forment chacune un angle qui est compris entre 24° et 40° par rapport à une direction qui est horizontale à cet endroit de la Terre. Une telle inclinaison du module photovoltaïque permet de bénéficier de sa structure bifaciale pour produire une quantité supérieure d’électricité.
Brève description des figures
[0027] Les caractéristiques et avantages de la présente invention apparaîtront plus clairement dans la description détaillée ci-après d’exemples de réalisation non-limitatifs, en référence aux figures annexées parmi lesquelles :
[0028] [Fig. 1 ] est une vue en coupe d’un module photovoltaïque qui est conforme à l’invention, et qui possède une configuration à trois paires de bornes de connexions électriques ;
[0029] [Fig. 2] illustre un découpage de jonctions du module photovoltaïque de [Fig. 1 ] en cellules, ainsi que des connexions électriques qui relient les cellules ;
[0030] [Fig. 3] est une vue en plan d’une jonction à base de silicium telle que pouvant être utilisée dans le module photovoltaïque de [Fig. 1 ] ;
[0031] [Fig. 4a] est une vue en plan d’une jonction à base de pérovskite telle que pouvant être combinée avec la jonction de [Fig. 3] dans le module photovoltaïque de [Fig. 1 ] ; [0032] [Fig. 4b] est une vue en plan d’une autre jonction à base de pérovskite telle que pouvant être combinée avec les jonctions de [Fig. 3] et [Fig. 4a] dans le module photovoltaïque de [Fig. 1 ] ;
[0033] [Fig. 5a] est une vue éclatée en perspective d’un assemblage des jonctions du module photovoltaïque de [Fig. 1 ] ;
[0034] [Fig. 5b] est une vue en perspective du module photovoltaïque de [Fig. 1 ], après assemblage ;
[0035] [Fig. 6] correspond à [Fig. 1 ] pour un autre module photovoltaïque qui est aussi conforme à l’invention, mais qui possède une configuration à deux paires de bornes de connexions électriques ;
[0036] [Fig. 7] correspond à [Fig. 2] pour l’autre module photovoltaïque de [Fig. 6] ; et
[0037] [Fig. 8] illustre des conditions d’installation d’un module photo voltaïque qui est conforme à l’invention.
Description détaillée de l’invention
[0038] Pour raison de clarté, les dimensions des éléments qui sont représentés dans ces figures ne correspondent ni à des dimensions réelles, ni à des rapports de dimensions réels. En outre, certains de ces éléments ne sont représentés que symboliquement, et des références identiques qui sont indiquées dans des figures différentes désignent des éléments identiques ou qui ont des fonctions identiques.
[0039] Les modes de réalisation de l’invention qui sont décrits dans la suite correspondent tous à une séquence de jonctions photovoltaïques du type suivant : première jonction latérale à base de pérovskite, jonction médiane à base de silicium, et seconde jonction latérale à base de pérovskite. La valeur de largeur de bande interdite pour une jonction à base de silicium est de l’ordre de 1 ,12 eV, et celle pour une jonction à base de pérovskite est de l’ordre de 1 ,6 eV. Ces deux types de jonctions photovoltaïques sont très connus de l’Homme du métier, et on pourra se reporter à l’une des nombreuses publications disponibles qui les décrivent, notamment l’article intitulé « Multi-junction solar cells paving the way for super high-efficiency>>, de M. Yamaguchi et al., Journal of Applied Physics, 129, 240901 (2021 ). Toutefois, chaque jonction à base de pérovskite peut être remplacée par une jonction d’un autre type dont la valeur de largeur de bande interdite est supérieure à celle de la jonction médiane. Par exemple, chaque jonction à base de pérovskite peut être remplacée par une jonction de type lll/V, telle que du type GalnP (gallium-indium- phosphore), ou par un système photovoltaïque organique, ou encore par une cellule photovoltaïque à colorant. La jonction à base de silicium, qui constitue la jonction médiane, peut être de n’importe quel modèle, notamment les modèles désignés par les acronymes IBC pour « Interdigited Back Contact» en anglais, PERC pour «Passivated Emitter and Rear Cell», TOPCON pour «Tunnel Oxide Passivated Contact» ou HJT pour «HeteroJonction Technology». Elle peut aussi être remplacée pour cette utilisation par une jonction d’un autre type dont la valeur de largeur de bande interdite est inférieure à celle de chaque jonction latérale. Par exemple, la jonction médiane peut alternativement être de type CdTe (tellure de cadmium) ou CIGS (séléniure de cuivre, indium et gallium).
[0040] Les trois jonctions sont disposées parallèlement à l’intérieur d’un module photovoltaïque, et parallèlement aux faces de ce module. La jonction médiane est située entre les première et seconde jonctions latérales, indépendamment de positions de substrats transparents qui peuvent être utilisés pour supporter ces jonctions et être situés à des niveaux quelconques par rapport à la séquence des jonctions. Les deux faces opposées du module photovoltaïque sont de même transparentes, pour que du rayonnement solaire, du rayonnement réfléchi et/ou du rayonnement diffus pénètre dans le panneau à travers ces faces puis soit incident sur les jonctions. Par convention, la face avant du module, appelée première face, est destinée à être orientée principalement vers le Soleil pendant une utilisation du module pour produire de l’électricité, de sorte qu’elle reçoit le rayonnement solaire direct et du rayonnement diurne diffus. La face arrière du module, appelée seconde face, est destinée à être orientée principalement à l’opposé du Soleil pendant l’utilisation du module, de sorte qu’elle reçoit du rayonnement diurne diffus et du rayonnement qui est réfléchi par le sol conformément à sa valeur d’albédo de surface de sol.
[0041] Conformément à [Fig. 1 ], le module photovoltaïque qui est désigné par la référence 100 et qui est conforme à l’invention, peut comprendre :
- un premier substrat transparent 10, par exemple en verre, qui supporte une première jonction photovoltaïque latérale 1 de type pérovskite. La jonction 1 peut comprendre à partir du substrat 10 : une première électrode transparente conductrice électriquement 1 1 , par exemple à base d’oxyde d’étain dopé au fluor (SnÛ2 :F) ou d’oxyde d’indium dopé à l’étain (ITO), une couche de transport électronique 12, notée ETL, une couche active 13 à base de pérovskite, notée PKT, une couche de transport de trous 14, notée HTL, et une seconde électrode transparente conductrice électriquement 15, par exemple à base d’oxyde d’indium dopé à l’étain ;
- un substrat à base de silicium qui supporte ou incorpore une jonction photovoltaïque 3 de type silicium, notée Si, par exemple de type IBC, PERC, TOPCON ou HJT ; et
- un second substrat transparent 20, par exemple en verre, qui supporte une seconde jonction photovoltaïque latérale 2 de type pérovskite. La jonction 2 peut comprendre, à partir du substrat 20 : une autre première électrode transparente conductrice électriquement 21 , par exemple à base d’oxyde d’étain dopé au fluor ou d’oxyde d’indium dopé à l’étain, une autre couche de transport électronique 22, notée ETL, une autre couche active 23 à base de pérovskite, notée PKT, une autre couche de transport de trous 24, notée HTL, et une autre seconde électrode transparente conductrice électriquement 25, par exemple à base d’oxyde d’indium dopé à l’étain.
[0042] Avantageusement, la séquence de matériaux avec leurs épaisseurs qui constitue la jonction 2 peut être identique à celle de la jonction 1 , de même que les substrats 10 et 20 peuvent être identiques. La jonction 3 est intermédiaire entre les jonctions 1 et 2, et constitue la jonction médiane. Les substrats 10 et 20 sont préférentiellement proches de celui de la jonction 3, de chaque côté de ce dernier et avec chacune des jonctions 1 et 2 qui est tournée vers le substrat de la jonction 3. Une feuille d’encapsulation 40 est intercalée entre les jonctions 1 et 3, et une autre feuille d’encapsulation 50 est intercalée entre les jonctions 2 et 3. Les feuilles d’encapsulation 40 et 50 peuvent être identiques, en un matériau transparent et isolant électriquement tel que la polyoléfine, par exemple. Pour une telle constitution du module 100, le substrat 10 peut constituer sa face avant, notée F1 et destinée à être tournée vers le Soleil lors de l’utilisation du module 100 pour produire de l’électricité. Le substrat 20 constitue alors la face arrière du module 100, notée F2 et destinée à être tournée à l’opposé du Soleil, vers le sol. Dans [Fig. 1 ], R1 désigne globalement le rayonnement qui parvient à la face avant F1 du module 100, et R2 désigne globalement le rayonnement qui parvient à sa face arrière F2. [0043] La jonction 1 , à base de pérovskite, est munie de deux bornes de connexions électriques : la borne B1 qui est en contact électrique avec l’électrode 1 1 , et la borne B1 ’ qui est en contact électrique avec l’électrode 15. De façon similaire, la jonction 2, aussi à base de pérovskite, est munie de deux autres bornes de connexions électriques : la borne B2 qui est en contact électrique avec l’électrode 21 , et la borne B2’ qui est en contact électrique avec l’électrode 25. Enfin, la jonction 3, à base de silicium, possède aussi deux bornes de connexions électriques : B3 qui est positive et B3’ qui est négative. Lors de l’utilisation du panneau 100 pour produire du courant électrique, les bornes B1 , B2 et B3 sont des bornes de sortie de courant électrique en provenance des jonctions 1 , 2 et 3, respectivement, et les bornes B1 ’, B2’ et B3’ sont des bornes de retour de courant électrique vers les jonctions respectives. Chacune des jonctions photovoltaïques 1 , 2 et 3 possède ainsi une paire de bornes dédiées, aboutissant à un total de trois paires de bornes de connexions électriques. Pour relier le module 100 à un circuit électrique externe, il est nécessaire de connecter entre elles les bornes B1 , B2 et B3 d’une part, et B1 ’, B2’ et B3’ par ailleurs. Autrement dit, les trois jonctions 1 , 2 et 3 sont à connecter électriquement entre elles selon un mode de connexion en parallèle entre des noeuds N et N’, comme cela est représenté symboliquement dans [Fig. 1], Ainsi, chaque jonction peut produire un courant électrique individuel, sans que ce courant individuel traverse aucune des deux autres jonctions. Au sens défini dans la partie générale de la présente description, chacune des trois jonctions 1 , 2 et 3 est dissociée par rapport à chacune des deux autres. Il n’est donc pas nécessaire d’adapter les jonctions les unes par rapport aux autres quant à leur capacité respective à conduire un courant électrique externe. Une simplification de l’ensemble du module 100 en résulte, ainsi que la suppression d’une limitation de la puissance électrique fournie.
[0044] Toutefois, un tel module 100 avec un mode de connexion électrique en parallèle pour les jonctions 1 , 2 et 3 possède un fonctionnement optimal lorsque les tensions électriques qui existent aux bornes de ces jonctions, prises séparément les unes des autres, sont sensiblement égales. Pour cela, selon un perfectionnement de l’invention, chaque jonction 1 , 2 ou 3 peut être découpée en une pluralité de cellules qui sont connectées électriquement en série à l’intérieur de chaque jonction, de façon à constituer une branche respective du mode de connexion en parallèle. Ainsi, la jonction 1 à base de pérovskite est découpée en NPKTI cellules identiques qui sont connectées en série, sur le substrat 10. De même, la jonction 2 aussi à base de pérovskite est découpée en NPKT2 cellules identiques qui sont connectées en série, sur le substrat 20. L’Homme du métier sait réaliser de tels découpages de jonction en cellules qui sont portées par un même substrat et connectées électriquement en série, par exemple au moyen de motifs de gravure et de connexions conductrices désignés couramment par P1 , P2 et P3. La jonction 3 peut se présenter sous la forme de Nsi cellules identiques qui sont connectées en série, par exemple en reprenant un module photovoltaïque à base de silicium qui est déjà disponible commercialement. La condition d’accord en tension à satisfaire pour obtenir un fonctionnement optimal du module 100 est alors : NPKTI VPKTI = NPKT2-VPKT2 = Nsi Vsi, où VPKTI , VPKT2 et Vsi désignent des valeurs respectives de tension électrique de sortie d’une cellule de jonction 1 , d’une cellule de jonction 2 et d’une cellule de jonction 3, respectivement. [Fig. 2] montre schématiquement la configuration électrique qui résulte de tels découpages et modes de connexion pour le module 100. Ci désigne chaque cellule de la jonction 1 , C2 chaque cellule de la jonction 2, et C3 chaque cellule de la jonction 3. Possiblement, chacune des jonctions 1 et 2 peut en outre présenter un découpage supplémentaire (non représenté dans [Fig. 2]), par exemple tel que couramment désigné par motif de gravure P4, de sorte que cette jonction soit constituée de plusieurs branches identiques qui sont connectées électriquement en parallèle.
[0045] Il est alors possible d’optimiser le module 100 dans une mesure supplémentaire pour obtenir une production maximale d’électricité. Pour cela, chaque valeur de tension de sortie de cellule VPKTI , VPKT2 et Vsi peut être prise égale à la valeur de tension de fonctionnement à puissance maximale pour cette cellule, c’est-à-dire égale à VmPP_PKTi , Vmpp_PKT2 et Vmpp_si respectivement, l’abréviation mpp signifiant point de puissance maximale, ou «maximum power point» en anglais.
[0046] En outre, pour que les jonctions 1 , 2 et 3 puissent être superposées facilement à l’intérieur d’un même cadre périphérique de maintien mécanique, et d’une façon qui soit optimisée pour la quantité d’électricité produite par unité de surface du module 100, une taille individuelle de cellule peut être adoptée pour toutes les cellules d’une même jonction, telle que toutes les branches de jonctions aient des dimensions périphériques qui coïncident. [0047] Par exemple, des conditions d’éclairement qui sont destinées au module 100 peuvent être les suivantes :
- puissance moyenne du rayonnement R1 qui est incident sur la face avant F1 du module 100 : 1000 W/m2 (watt par mètre-carré), y compris le rayonnement solaire direct et du rayonnement diffus diurne ; et
- puissance moyenne du rayonnement R2 qui est incident sur la face arrière F2 du module 100 : 80 W/m2 (watt par mètre-carré), y compris du rayonnement diffus diurne et du rayonnement qui est réfléchi par le sol en arrière du module 100.
Ces conditions d’éclairement sont réalisées notamment lorsque le module 100 est installé dans la région de Marseille en France, avec une inclinaison de 32° (degré) par rapport à la surface du sol, en étant orienté en azimut vers le sud, à l’intérieur d’une rangée de panneaux solaires qui est distante typiquement d’au moins 7 m (mètre) d’une autre rangée parallèle, et pour une nature de sol dont la surface possède une valeur moyenne d’albédo qui est comprise entre 0,2 et 0,8. De telles paramètres d’installation sont illustrés par [Fig. 8]. Dans cette figure, S désigne le Soleil, et T la surface du sol terrestre. Dans les conditions d’éclairement qui viennent d’être spécifiées, la valeur VmPP_si de tension de fonctionnement à puissance maximale d’une cellule C3 de jonction 3, à base de silicium, est de 0,62 V. A titre de comparaison, la valeur de tension en circuit ouvert d’une telle cellule photovoltaïque à base de silicium Voc si est de 0,71 V.
[0048] Avec une branche qui est constituée de Nsi = 72 cellules de jonction 3 qui sont connectées électriquement en série, la tension en fonctionnement à puissance maximale qui existe entre les deux bornes de connexions électriques B3 et B3’ de cette branche de cellules à base de silicium est Nsi VmPP_si = 72 0, 62 = 44,64 V. Un module photo voltaïque à base de silicium, tel que disponible commercialement et qui possède une telle configuration électrique, est montré dans [Fig. 3]. Il possède une forme rectangulaire, avec une longueur Lsi qui est égale à 1866 mm (millimètre), et une largeur Isi qui est égale à 941 mm. Dans cette figure, chaque cellule C3 de jonction à base de silicium comprend un substrat respectif de 156 mm x 156 mm qui est séparé de celui de chaque autre cellule C3, et la référence 31 désigne des segments de connexions électriques qui constituent la combinaison en série des 72 cellules C3 à l’intérieur du module. Les cellules C3 sont disposées en six rangées de douze cellules chacune dans le module de jonction 3 représenté, et les segments de connexions électriques 31 forment un méandre à trois allers-retours parallèlement à la direction de la longueur Lsi. Ce module de jonction 3 à base de silicium, dans son intégralité, constitue une branche de la combinaison électrique en parallèle qui a été décrite plus haut en liaison avec [Fig. 2].
[0049] Pour la valeur de puissance moyenne de rayonnement de 1000 W/m2 sur la face F1 du module 100, une cellule Ci de la jonction 1 à base de pérovskite possède la valeur de tension de fonctionnement à puissance maximale VmPP_PKTi = 0,92 V, alors que sa valeur de tension en circuit ouvert VOC_PKTI est de 1 ,10 V. La branche de NPKTI telles cellules Ci qui sont connectées en série possède donc la valeur suivante de tension électrique entre ses bornes B1 et B1 ’ : NPKTI -VmPP_PKTi. Pour satisfaire la condition d’accord en tension avec chaque branche de jonction 3 telle que montrée dans [Fig. 3], le nombre NPKTI peut être égal à Nsi VmPP_si/VmPP_PKTi = 44,64/0,92 ~ 48.
[0050] De la même façon pour la jonction 2, et pour la valeur de puissance moyenne de rayonnement de 80 W/m2 sur la face F2 du module 100, une cellule C2 de la jonction 2 à base de pérovskite possède la valeur de tension de fonctionnement à puissance maximale VmPP_PKT2 = 0,85 V, alors que sa valeur de tension en circuit ouvert VOC_PKT2 est de 1 ,02 V Une branche de NPKT2 telles cellules C2 qui sont connectées en série possède donc la valeur suivante de tension électrique entre ses bornes B2 et B2’ : NpKT2-VmPP_PKT2. Pour satisfaire la condition d’accord en tension avec chaque branche de jonction 3, le nombre NPKT2 est de préférence égal à NsrVmPP_si/VmPP_PKT2 = 44,64/0,85 « 52.
[0051] La valeur de tension de sortie du module 100 en fonctionnement de production d’électricité, telle qu’existant entre les noeuds N et N’, est alors sensiblement égale à celle du module de jonction 3 de [Fig. 3], c’est-à-dire environ 44,6 V. Mais le courant de sortie du module 100 est la somme des courants individuels qui sont produits par les trois jonctions 1 -3 pour leurs fonctionnements respectifs à puissance maximale.
[0052] Chacun des substrats 10 et 20 peut avantageusement être rectangulaire avec des dimensions de longueur et largeur qui sont sensiblement identiques à celles Lsi et lsi du module de jonction 3. Selon une configuration qui est proposée par les inventeurs, la jonction 1 à base de pérovskite peut être divisée sur le substrat 10, dans sa largeur égale à lsi, en quatre sous-ensembles chacun de NPKTI bandes, formant en tout 4- NPKTI bandes qui peuvent toutes avoir des largeurs individuelles identiques, et ont toutes la longueur Lsi. Ces sous-ensembles sont désignés par 11, 12, 13 et 14, respectivement dans [Fig. 4a], et une cellule Ci différente est constituée individuellement par chaque bande de jonction 1 . Toutes les cellules Ci d’un même des sous-ensembles 1 i, 12, 13 et sont connectées électriquement en série à l’intérieur de ce sous-ensemble, et les sous-ensembles 11, 12, 13 et sont connectés électriquement en parallèle entre les bornes B1 et BT, de façon à constituer des branches séparées dans le mode de connexion décrit plus haut. Par exemple, les cellules Ci peuvent être connectées en série à l’intérieur de chacun des sous-ensembles 11, 12, 13 et 14 par des motifs de gravure et de connexions conductrices P1 , P2 et P3 tels que déjà rappelés plus haut, et les sous-ensembles 11 , 12, 13 et 14 peuvent être séparés par des gravures d’isolation électrique de type P5. Ainsi, chaque bande qui constitue une cellule Ci sur le substrat 10 peut avoir une longueur égale à Lsi et une largeur IPKTI égale à lsi/(4 NpKTi) = 4,9 mm, ou plutôt 4,82 mm en retirant l’épaisseur des connexions conductrices et celle des gravures d’isolation électrique entre sous-ensembles adjacents.
[0053] De la même façon, la jonction 2 aussi à base de pérovskite peut être divisée sur le substrat 20, dans sa largeur égale à lsi, en quatre sous-ensembles chacun de N KT2 bandes, formant en tout 4 NPKT2 bandes qui peuvent toutes avoir des largeurs individuelles identiques, et ont toutes la longueur Lsi. Ces sous-ensembles sont désignés par 2i, 22, 23 et 24, respectivement dans [Fig. 4b], et chaque bande de jonction 2 constitue individuellement une cellule C2. Toutes les cellules C2 d’un même des sous-ensembles 2i, 22, 23 et 24 sont connectées électriquement en série à l’intérieur de ce sous-ensemble, et les sous-ensembles 2i, 22, 23 et 24 sont connectés électriquement en parallèle entre les bornes B2 et B2’, de façon à constituer autant de branches séparées. Les cellules C2 peuvent aussi être connectées en série à l’intérieur de chacun des sous-ensembles 2i, 22, 23 et 24 par des motifs de gravure et de connexions conductrices P1 , P2 et P3. Ainsi, chaque bande qui constitue une cellule C2 sur le substrat 20 peut avoir une longueur égale à Lsi et une largeur I KT2 égale à lsi/(4 NpKT2) « 4,5 mm, ou plutôt 4,42 mm en retirant encore l’épaisseur des connexions conductrices et celle des gravures d’isolation électrique entre sous-ensembles adjacents. En référence au mode de connexion en série des cellules Ci pour la jonction 1 , et des cellules C2 pour la jonction 2, la dimension lsi/4 a été appelée longueur de branche des jonctions 1 et 2 dans la partie générale de la présente description.
La longueur de la jonction 3 telle qu’apparaissant dans [Fig. 3] est Lsi.
[0054] Possiblement, des découpages supplémentaires par des gravures d’isolation P4 peuvent être ajoutés dans chaque jonction 1 , 2 à base de pérovskite, pour diviser chaque branche de jonction en plusieurs branches qui sont connectées électriquement en parallèle sur chaque substrat 10, 20, respectivement.
[0055] Grâce aux dimensions de cellules qui ont été données ci-dessus, le substrat 10 avec la jonction 1 telle que décrite en référence à [Fig. 4a], et celui 20 avec la jonction 2 telle que décrite en référence à [Fig. 4b], peuvent être assemblés avec le module de jonction 3 tel que décrit en référence à [Fig. 3], conformément à [Fig. 1 ] à l’intérieur d’un cadre périphérique commun de maintien mécanique. A l’intérieur de cet assemblage, les connexions électriques de combinaison en parallèle de toutes les branches peuvent être réalisées d’une des façons connues de l’Homme du métier, en utilisant des bandes de pâte conductrice électriquement ou des éléments connecteurs dédiés. [Fig. 5a] et [Fig. 5b] illustrent l’assemblage du module 100 qui est ainsi réalisé : une vue des jonctions 1 -3 superposées pour former le module 100 avec la configuration bifaciale ([Fig. 5a]), et l’assemblage du module bifacial 100 dans un cadre périphérique de maintien mécanique 101 ([Fig. 5b]).
[0056] On décrit maintenant un autre mode de réalisation de l’invention, à deux paires de bornes de connexions électriques, c’est-à-dire quatre bornes de connexions électriques.
[0057] Comme montré dans [Fig. 6], la jonction 1 à base de pérovskite et la jonction 3 à base de silicium constituent maintenant ensemble un assemblage tandem, en étant supportées par un même substrat. Ce substrat commun peut être incorporé dans la jonction 3. Alternativement, les deux jonctions 1 et 3 peuvent être réalisées sous forme d’un empilement de couches minces déposées sur un substrat transparent. Une couche de recombinaison ou de jonction tunnel 60, notée INT, est intermédiaire entre la couche de transport de trous 14 de la jonction 1 et la jonction 3, afin de réaliser une association en série de ces deux jonctions 1 et 3. Pour cette raison, les jonctions 1 et 3 ont été dites associées dans la partie générale de la description pour ce mode de réalisation. Des feuilles isolantes d’encapsulation 50 et 70 sont disposées de chaque côté de l’assemblage tandem des jonctions 1 et 3, avec une plaque de verre protectrice 80 par-dessus la feuille 70 pour constituer la face avant F1 du module 100.
[0058] La jonction 2 à base de pérovskite qui est portée par le substrat de verre 20 peut être identique à celle qui a été décrite en référence à [Fig. 1 ], Elle constitue encore une jonction qui est dissociée des jonctions 1 et 3. La borne de connexion électrique B2, qui est en contact avec l’électrode conductrice transparente 21 , est reliée électriquement par le nœud N avec une borne de connexion électrique B13 qui est en contact avec l’électrode conductrice transparente 1 1 . Par ailleurs, la borne de connexion électrique B2’ qui est en contact avec l’électrode conductrice transparente 25, est reliée électriquement par le nœud N’ avec une borne de connexion électrique B13’ qui est en contact avec une électrode conductrice transparente 31 de la jonction 3 à base de silicium. Ainsi, le nœud N forme la borne de sortie de courant du module 100, et le nœud N’ forme la borne de retour de courant de ce module. Pour cet autre mode de réalisation, le module 100 peut être destiné à être orienté de sorte que l’assemblage tandem des jonctions 1 et 3 soit du côté du Soleil, par opposition à la jonction 2, et avec la jonction 3 à base de pérovskite qui est la plus proche de la face avant F1 du module.
[0059] La valeur de tension de fonctionnement à puissance maximale VmPP_si-PKTi de l’assemblage tandem des jonctions 1 et 3 est d’environ 1 ,68 V pour les conditions d’éclairement qui ont été citées plus haut, alors que sa valeur de tension en circuit ouvert Voc_si-PKTi est d’environ 1 ,96 V. Alors, en appliquant les principes d’optimisation exposés plus haut au module 100 de [Fig. 6], l’accord en tension d’au moins une branche de cellules C13 de l’assemblage tandem des jonctions 1 et 3 avec au moins une branche de cellules C2 de la jonction 2 est fondé de préférence sur les valeurs de tension de fonctionnement à puissance maximale Vmpp_si-PKTi et Vmpp_PKT2. Autrement dit, la relation d’accord est maintenant : Nsi-PKTi Vmpp_si-PKTi = NpKT2-VmPP_PKT2, où NSI-PKTI est le nombre de cellules C13 d’assemblage tandem des jonctions 1 et 3 qui sont connectées en série dans la branche correspondante. [Fig. 7] montre schématiquement la configuration électrique qui est obtenue ainsi pour le module 100 de [Fig. 6]. Par exemple, NSI-PKTI peut être pris égal à 72 cellules et NPKT2 égal à 142 cellules, aboutissant à une valeur de tension de sortie en fonctionnement pour le module 100 d’environ 121 V. [0060] De nouveau, pour permettre un assemblage aisé et optimal par rapport à la quantité d’électricité produite par unité de surface du module 100, des tailles respectives des cellules C13 d’assemblage tandem des jonctions 1 et 3 et de celles C2 de jonction 2 peuvent être choisies pour que les branches de cellules connectées en série aient des dimensions superposables à l’intérieur d’un même cadre périphérique de maintien mécanique.
[0061] Il est entendu que l’invention peut être reproduite en modifiant des aspects secondaires des modes de réalisation qui ont été décrits en détail ci-dessus, tout en conservant certains au moins des avantages cités. Notamment, les modifications suivantes peuvent être mises en oeuvre :
- l’invention peut être appliquée à un nombre quelconque de jonctions photovoltaïques qui sont assemblées dans un même module pour absorber le rayonnement efficacement dans des intervalles spectraux complémentaires. En particulier, cinq jonctions photovoltaïques peuvent être superposées, avec des valeurs de largeur de bande interdite d’autant plus grandes que la jonction est proche de l’une des faces du module ;
- chaque jonction photovoltaïque est découpée en cellules qui peuvent être connectées entre elles selon une combinaison quelconque de connexions en série et en parallèle, afin d’obtenir l’accord en tension de toutes les jonctions photovoltaïques du module ; et
- les types des jonctions photovoltaïques qui sont assemblées ensemble dans le module, notamment les matériaux des jonctions, peuvent être changés pour d’autres.
[0062] Enfin, toutes les valeurs numériques qui ont été citées ne l’ont été qu’à titre d’illustration et peuvent être changées en fonction du mode de réalisation considéré.

Claims

Revendications
[Revendication 1] Module photovoltaïque bifacial (100), agencé pour produire de l’électricité à partir d’un premier rayonnement (R1 ) qui est incident sur une première face (F1 ) du module et simultanément à partir d’un second rayonnement (R2) qui est incident sur une seconde face (F2) du module, parallèle et opposée à la première face, lors d’une utilisation du module, le module (100) comprenant au moins trois jonctions photovoltaïques qui s’étendent chacune parallèlement aux première (F1 ) et seconde (F2) faces et sont décalées successivement le long d’une direction de traversée du module entre lesdites première et seconde faces, les trois jonctions comprenant une jonction médiane (3), une première jonction latérale (1 ) située entre la première face et la jonction médiane, et une seconde jonction latérale (2) située entre la jonction médiane et la seconde face, dans lequel une largeur de bande interdite de la première jonction latérale et une largeur de bande interdite de la seconde jonction latérale sont supérieures chacune à une largeur de bande interdite de la jonction médiane, le module (100) comprenant en outre une première paire de bornes de connexions électriques (B2, B2’) agencée pour conduire un courant électrique produit par l’une des jonctions photovoltaïques (1 -3), appelée première jonction dissociée (2), conformément à un premier chemin de circulation de courant électrique qui est séparé d’au moins deux autres (1 , 3) des jonctions, et comprenant en outre au moins une autre paire de bornes de connexions électriques (B1 , B1 ’, B3, B3’ ; B13, B13’) agencée pour conduire un autre courant électrique produit par l’une au moins des jonctions photovoltaïques (1 -3) autres que ladite première jonction dissociée, conformément à un autre chemin de circulation de courant électrique qui est séparé de la première jonction dissociée (2), caractérisé en ce que des nombres respectifs de cellules dans des branches des première (1 ) et de seconde (2) jonctions latérales sont différents.
[Revendication 2] Module (100) selon la revendication 1 , dans lequel des valeurs de tension de fonctionnement à puissance maximale utilisées pour déterminer les nombres respectifs de cellules dans les branches des première (1 ) et seconde (2) jonctions latérales correspondent à des valeurs moyennes de puissance des premier (R1 ) et second (R2) rayonnements qui sont différentes.
[Revendication 3] Module (100) selon la revendication 1 ou 2, comprenant en plus de la première paire de bornes de connexions électriques (B2, B2’), une deuxième (B1 , B1 ’) et une troisième (B3, B3’) paires de bornes de connexions électriques, la deuxième paire de bornes de connexions électriques (B1 , B1 ’) étant agencée pour conduire un deuxième courant électrique produit par une deuxième des jonctions photovoltaïques, appelée deuxième jonction dissociée (1 ) et distincte de la première jonction dissociée (2), conformément à un deuxième chemin de circulation de courant électrique qui est séparé du premier chemin de circulation de courant électrique, et la troisième paire de bornes de connexions électriques (B3, B3’) étant agencée pour conduire un troisième courant électrique produit par une troisième des jonctions photovoltaïques, appelée troisième jonction dissociée (3) et distincte de chacune des première (2) et deuxième (1 ) jonctions dissociées, conformément à un troisième chemin de circulation de courant électrique qui est séparé des premier et deuxième chemins de circulation de courant électrique.
[Revendication 4] Module (100) selon la revendication 3, comprenant des premier (20), deuxième (10) et troisième substrats distincts, le premier substrat supportant la première jonction dissociée (2) et la première paire de bornes de connexions électriques (B2, B2’), le deuxième substrat supportant la deuxième jonction dissociée (1 ) et la deuxième paire de bornes de connexions électriques (B1 , B1 ’), et le troisième substrat supportant la troisième jonction dissociée (3) et la troisième paire de bornes de connexions électriques (B3, B3’).
[Revendication 5] Module (100) selon la revendication 3 ou 4, dans lequel chacune des jonctions parmi la jonction médiane (3), la première jonction latérale (2) et la seconde jonction latérale (3) est découpée en une pluralité cellules (Ci, C2, C3) qui sont connectées électriquement en série pour former au moins une branche respective qui est séparée de chaque branche de chaque autre jonction, et qui s’étend entre les deux bornes de connexions électriques (B1 , B1 ’, B2, B2’, B3, B3’) de la jonction correspondante, et le module comprend en outre deux noeuds de connexions électriques (N, N’) reliés chacun à l’une des bornes de connexions électriques de chaque jonction, de façon à ce que toutes les branches soient connectées électriquement en parallèle à l’intérieur du module, et dans lequel des nombres de cellules dans chaque branche sont tels qu’un résultat de multiplication pour chaque branche du nombre de cellules par une valeur de tension de fonctionnement à puissance maximale relative à la jonction de ladite branche, soit sensiblement égal pour toutes les branches.
[Revendication 6] Module (100) selon la revendication 5, dans lequel les valeurs respectives de tension de fonctionnement à puissance maximale qui sont relatives aux première (1 ) et seconde (2) jonctions latérales, sont différentes, de sorte les nombres respectifs de cellules dans les branches desdites première et seconde jonctions latérales sont aussi différents, et dans lequel des dimensions des cellules (Ci, C2) des première et seconde jonctions latérales sont telles que des longueurs de branche respectives desdites première et seconde jonctions latérales sont égales à une longueur de la jonction médiane (3), ou sont des diviseurs d’une longueur de la jonction médiane.
[Revendication 7] Module (100) selon la revendication 1 ou 2, dans lequel ladite autre paire de bornes de connexions électriques (B13, B13’) est agencée de sorte que ledit autre chemin de circulation de courant électrique traverse successivement au moins deux des jonctions photovoltaïques autres que ladite première jonction dissociée (2), appelées au moins deux jonctions associées (1 , 3), de sorte que lesdites au moins deux jonctions associées sont combinées électriquement entre elles selon un mode de connexion en série.
[Revendication 8] Module (100) selon la revendication 7, comprenant deux substrats distincts, un premier (20) desdits substrats supportant la première jonction dissociée (2) et la première paire de bornes de connexions électriques (B2, B2’), et un autre desdits substrats supportant ensemble les au moins deux jonctions associées (1 , 3) et ladite autre paire de bornes de connexions électriques (B13, B13’).
[Revendication 9] Module (100) selon la revendication 7 ou 8, dans lequel la première jonction dissociée (2) est découpée en une pluralité de premières cellules (C2) qui sont connectées électriquement en série pour former au moins une première branche, et les deux jonctions associées (1 , 3) sont découpées en une pluralité de secondes cellules (C13) qui sont connectées électriquement en série pour former au moins une seconde branche qui est séparée de chaque première branche, chaque seconde cellule comprenant une cellule respective de chacune des deux jonctions associées qui sont combinées électriquement entre elles selon le mode de connexion en série à l’intérieur de ladite seconde cellule, chacune des première et seconde branches reliant deux noeuds de connexions électriques (N, N’) du module, de façon à ce que toutes les branches soient connectées électriquement en parallèle à l’intérieur du module, et dans lequel des nombres respectifs des premières ou secondes cellules dans chaque première ou seconde branche sont tels qu’un résultat de multiplication pour chaque première branche du nombre de premières cellules dans ladite première branche par une valeur de tension de fonctionnement à puissance maximale relative à la première jonction dissociée, soit sensiblement égal à un résultat de multiplication pour chaque seconde branche du nombre de secondes cellules dans ladite seconde branche par une valeur de tension de fonctionnement à puissance maximale relative à la connexion en série des deux jonctions associées.
[Revendication 10] Module (100) selon l’une quelconque des revendications précédentes, dans lequel la jonction médiane (3) est d’un type à base de silicium et possède une largeur de bande interdite comprise entre 1 ,0 eV et 1 ,2 eV, et chacune des première (1 ) et seconde (2) jonctions latérales est d’un type à base de pérovskite et possède une largeur de bande interdite comprise entre 1 ,3 eV et 1 ,9 eV.
[Revendication 11] Procédé de production d’électricité comprenant de disposer à un endroit de la Terre au moins un module photo voltaïque (100) qui est conforme à l’une quelconque des revendications précédentes, de sorte que les faces (F1 , F2) dudit module forment chacune un angle qui est compris entre 24° et 40° par rapport à une direction qui est horizontale audit endroit de la Terre.
[Revendication 12] Procédé selon la revendication 1 1 , suivant lequel les nombres respectifs de cellules dans les branches des première (1 ) et seconde (2) jonctions latérales sont différents pour obtenir des tensions électriques totales respectives de toutes les branches qui sont sensiblement égales avec des valeurs de tension de fonctionnement à puissance maximale pour chacune desdites première et seconde jonctions latérales qui correspondent à des valeurs moyennes de puissance de rayonnements incidents sur les deux faces (F1 , F2) du module qui sont différentes.
[Revendication 13] Procédé selon la revendication 12, suivant lequel les valeurs de tension de fonctionnement à puissance maximale utilisées pour déterminer les nombres respectifs de cellules dans les branches des première (1 ) et seconde (2) jonctions latérales correspondent à des valeurs moyennes de puissance des premier (R1 ) et second (R2) rayonnements qui sont différentes selon celle des première (F1 ) et seconde (F2) faces du module (100) qui est tournée vers le Soleil, et selon une valeur d’albédo d’un sol vers lequel est tournée l’autre face dudit module.
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