FR2850489A1 - Photovoltaic module production, with photovoltaic cells between glass substrates, in which the positive and negative linkage conductors are provided by gluing copper strips to one glass substrate - Google Patents
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Abstract
Description
ii
Procédé de réalisation d'un module photovoltaque et module photovoltaque réalisé par ce procédé Domaine technique de l'invention L'invention concerne un procédé de réalisation d'un module photovoltaque comportant des cellules photovoltaques, disposées côte à côte entre deux substrats de verre et connectées en série, au moins un conducteur de liaison 10 positif et au moins un conducteur de liaison négatif étant associés respectivement à des pôles positif et négatif de chaque cellule, des éléments d'interconnexion électrique étant disposés entre deux cellules adjacentes pour connecter deux conducteurs de liaison respectivement positif et négatif associés aux deux cellules adjacentes. Technical field of the invention The invention relates to a method of making a photovoltaic module comprising photovoltaic cells, placed side by side between two glass substrates and connected in series, at least one positive connection conductor and at least one negative connection conductor being associated respectively with positive and negative poles of each cell, electrical interconnection elements being arranged between two adjacent cells to connect two connection conductors respectively positive and negative associated with the two adjacent cells.
tat de la technique Une cellule photovoltaque est classiquement formée sur un substrat en silicium 20 massif découpé sous forme de tranches de quelques centaines de microns d'épaisseur. Le substrat peut être constitué de silicium monocristallin, de silicium polycristallin ou de couches semiconductrices déposées sur un substrat de verre ou de céramique. Elle possède à sa surface un réseau d'électrodes étroites, généralement en argent ou en aluminium, destinées à drainer le 25 courant vers une ou plusieurs électrodes principales de 1 à quelques millimètres de largeur, également en argent ou en aluminium. STATE OF THE ART A photovoltaic cell is conventionally formed on a solid silicon substrate 20 cut in the form of slices a few hundred microns thick. The substrate can consist of monocrystalline silicon, polycrystalline silicon or semiconductor layers deposited on a glass or ceramic substrate. It has on its surface a network of narrow electrodes, generally made of silver or aluminum, intended to drain the current towards one or more main electrodes from 1 to a few millimeters in width, also in silver or aluminum.
Chaque cellule fournit un courant dépendant de l'éclairement sous une tension électrique qui dépend de la nature du semiconducteur et qui est habituellement de l'ordre de 0,45V à 0,65V pour le silicium cristallin. Des tensions de 6V à plusieurs dizaines de volts étant habituellement nécessaires pour faire fonctionner des appareils électriques, un module photovoltaque est généralement constitué par un assemblage de plusieurs cellules en série. Un 5 module de 40 cellules fournit par exemple près de 24 volts. Selon les courants demandés, plusieurs cellules peuvent également être placées en parallèle. Un générateur peut ensuite être réalisé en y adjoignant éventuellement des accumulateurs, un régulateur de tension, etc Pour fabriquer un module photovoltaque, les cellules sont préparées, c'est-àdire recouvertes d'un réseau d'électrodes et connectées entre elles par des conducteurs métalliques. L'ensemble ainsi formé est ensuite placé entre deux feuilles de polymère, elles-mêmes enserrées entre deux substrats de verre. Each cell supplies a current dependent on the illumination under an electric voltage which depends on the nature of the semiconductor and which is usually of the order of 0.45 V to 0.65 V for crystalline silicon. Voltages from 6V to several tens of volts are usually necessary to operate electrical devices, a photovoltaic module is generally constituted by an assembly of several cells in series. A 40 cell module provides, for example, nearly 24 volts. Depending on the currents requested, several cells can also be placed in parallel. A generator can then be produced by optionally adding accumulators, a voltage regulator, etc. To manufacture a photovoltaic module, the cells are prepared, that is to say covered with a network of electrodes and connected together by conductors metal. The assembly thus formed is then placed between two sheets of polymer, themselves sandwiched between two glass substrates.
L'ensemble est alors chauffé aux environs de 1200C pour ramollir fortement le 15 polymère, le rendre transparent et assurer la cohésion mécanique du module. The assembly is then heated to around 1200C to strongly soften the polymer, make it transparent and ensure the mechanical cohesion of the module.
Dans un module photovoltaque connu, des conducteurs de liaison arrière associés à une première cellule sont reliés aux conducteurs de liaison avant associés à une seconde cellule, adjacente. Si le module comporte plus de deux 20 cellules, les conducteurs de liaison arrière de la seconde cellule sont alors connectés aux conducteurs de liaison avant de la cellule suivante, toutes les cellules étant ainsi connectées en série. En pratique, un conducteur de liaison arrière d'une cellule et le conducteur de liaison avant associé de la cellule voisine peuvent être constitués par un même conducteur. Les conducteurs de 25 liaison des cellules d'extrémité servent de connecteurs vers l'extérieur. In a known photovoltaic module, rear connection conductors associated with a first cell are connected to the front connection conductors associated with a second, adjacent cell. If the module has more than two cells, the rear connection conductors of the second cell are then connected to the front connection conductors of the next cell, all the cells thus being connected in series. In practice, a rear connection conductor of a cell and the associated front connection conductor of the neighboring cell can be formed by the same conductor. The connecting conductors of the end cells serve as connectors to the outside.
Un assemblage de cellules photovoltaque sous forme matricielle peut comporter des conducteurs de liaisons transversaux reliant les cellules en parallèle. Typiquement les conducteurs de liaison transversaux, constitués par une âme en cuivre et un dépôt superficiel d'un alliage étain-plomb, sont soudés avec un alliage étain-plomb sur des zones de connexion de la cellule. Les conducteurs de liaison peuvent également être réalisés par dépôt d'une pâte d'argent selon le motif désiré, puis cuisson à haute température. An assembly of photovoltaic cells in matrix form may include conductors of transverse links connecting the cells in parallel. Typically the transverse connection conductors, constituted by a copper core and a surface deposit of a tin-lead alloy, are soldered with a tin-lead alloy on connection areas of the cell. The connecting conductors can also be produced by depositing a silver paste according to the desired pattern, then baking at high temperature.
Dans le document DE-A-4128766, les conducteurs de liaison avant et arrière sont formés sur la face interne des substrats de verre avant et arrière en regard de l'emplacement de chacune des cellules. Les conducteurs de liaison sont ensuite soudés sur les cellules et sur des éléments d'interconnexion destinés à 10 connecter les cellules en série. L'espace restant entre les substrats de verre est ensuite rempli par une résine organique. In document DE-A-4128766, the front and rear connection conductors are formed on the internal face of the front and rear glass substrates opposite the location of each of the cells. The connecting conductors are then soldered onto the cells and onto interconnection elements intended to connect the cells in series. The space remaining between the glass substrates is then filled with an organic resin.
Par ailleurs, dans certaines cellules connues (brevet US6384317), les pôles positif et négatif de la cellule sont ramenés sur une des faces de celle-ci, en 15 particulier sur sa face arrière. Furthermore, in certain known cells (US Pat. No. 6,383,417), the positive and negative poles of the cell are brought back to one of the faces thereof, in particular to its rear face.
La soudure des conducteurs de liaison et l'assemblage des cellules constitue un handicap car ce sont des opérations longues pouvant casser les cellules et entraîner un cot de production élevé. The soldering of the connection conductors and the assembly of the cells constitutes a handicap since these are long operations which can break the cells and lead to a high production cost.
Objet de l'invention L'invention a pour but de remédier à ces inconvénients et, en particulier, un 25 procédé de réalisation d'un module photovoltaque minimisant le nombre d'opérations de soudure et le cot de fabrication. OBJECT OF THE INVENTION The object of the invention is to remedy these drawbacks and, in particular, a method for producing a photovoltaic module minimizing the number of welding operations and the manufacturing cost.
Selon l'invention, ce but est atteint par le fait que le procédé comporte le collage sur un des substrats de verre de bandes de cuivre constituant au moins les conducteurs de liaison positifs ou négatifs. According to the invention, this object is achieved by the fact that the method comprises the bonding on one of the glass substrates of copper strips constituting at least the positive or negative bonding conductors.
Selon un mode de réalisation préférentiel, l'étape de collage comporte une sous-étape d'encollage du substrat ou de la bande de cuivre par un précurseur d'un liant minéral et le procédé comporte un recuit du précurseur, de manière à décomposer le précurseur en laissant un résidu de plusieurs microns d'épaisseur. According to a preferred embodiment, the bonding step comprises a sub-step of bonding the substrate or the copper strip with a precursor of an inorganic binder and the method comprises annealing the precursor, so as to decompose the precursor leaving a residue several microns thick.
Selon un développement de l'invention, les pôles négatifs et positifs des cellules étant disposés de part et d'autre des cellules respectivement, les conducteurs de liaison positifs sont formés sur une face interne d'un des substrats et les conducteurs de liaison négatifs sont formés sur une face interne de l'autre 15 substrat par des conducteurs de liaison avant et arrière respectivement. According to a development of the invention, the negative and positive poles of the cells being arranged on either side of the cells respectively, the positive bonding conductors are formed on an internal face of one of the substrates and the negative bonding conductors are formed on an internal face of the other substrate by front and rear connecting conductors respectively.
Selon un mode de réalisation préférentiel, les conducteurs de liaison avant ou arrière étant formés par collage de bandes de cuivre sur l'un des substrats de verre, les autres conducteurs de liaison sont formés par cuisson d'une pâte 20 d'argent déposée sur l'autre substrat de verre. According to a preferred embodiment, the front or rear connection conductors being formed by bonding copper strips onto one of the glass substrates, the other connection conductors are formed by baking a silver paste deposited on the other glass substrate.
Selon un mode de réalisation préférentiel, un élément d'interconnexion est formé par déformation d'une extrémité d'une bande de cuivre d'un conducteur de liaison avant ou arrière de manière à ce que l'extrémité déformée soit en 25 contact avec la zone de liaison opposée après assemblage du module photovoltaque. According to a preferred embodiment, an interconnection element is formed by deformation of one end of a copper strip of a front or rear connecting conductor so that the deformed end is in contact with the opposite connection zone after assembly of the photovoltaic module.
Selon une autre caractéristique de l'invention, les pôles négatifs et positifs des cellules étant disposés du même côté des cellules, les conducteurs de liaison positifs et négatifs sont disposés sur une face interne d'un seul substrat. According to another characteristic of the invention, the negative and positive poles of the cells being arranged on the same side of the cells, the positive and negative bonding conductors are arranged on an internal face of a single substrate.
Selon un mode de réalisation préférentiel, les pôles négatifs et positifs d'une cellule étant disposés du même côté de la cellule (2), au moins un élément d'interconnexion électrique, les zones de liaison correspondantes et les deux conducteurs de liaison respectivement positif et négatif associés sont formés par une seule bande de cuivre repliée sur elle-même de 900 dans un sens 10 prédéterminé et de 900 dans le sens opposé, le segment intermédiaire constituant l'élément d'interconnexion et les deux segments extérieurs constituant les conducteurs de liaison et les zones de liaison. According to a preferred embodiment, the negative and positive poles of a cell being arranged on the same side of the cell (2), at least one electrical interconnection element, the corresponding connection zones and the two respectively positive connection conductors and negative associated are formed by a single copper strip folded back on itself of 900 in a predetermined direction and 900 in the opposite direction, the intermediate segment constituting the interconnection element and the two outer segments constituting the conductors of bond and bond areas.
Selon un développement de l'invention, les pôles négatifs et positifs d'une 15 cellule étant respectivement disposés de part et d'autre de la cellule et une bande de cuivre continue comportant des première, seconde et troisième parties constituant respectivement un élément d'interconnexion électrique, un conducteur de liaison associé à une cellule préalablement mise en place et un conducteur de liaison associé à la cellule adjacente, le procédé comporte la 20 mise en place de la bande de cuivre et le collage de la troisième partie de la bande de cuivre sur un des substrats avant mise en place de la cellule adjacente. According to a development of the invention, the negative and positive poles of a cell being respectively disposed on either side of the cell and a continuous copper strip comprising first, second and third parts respectively constituting an element of electrical interconnection, a bonding conductor associated with a previously placed cell and a bonding conductor associated with the adjacent cell, the method comprises placing the copper strip and bonding the third part of the strip copper on one of the substrates before placing the adjacent cell.
Description sommaire des dessinsBrief description of the drawings
D'autres avantages et caractéristiques ressortiront plus clairement de la description qui va suivre de modes particuliers de réalisation de l'invention donnés à titre d'exemples non limitatifs et représentés aux dessins annexés, dans lesquels: La figure 1 est un module photovoltaque selon l'invention. Other advantages and characteristics will emerge more clearly from the description which follows of particular embodiments of the invention given by way of nonlimiting examples and represented in the appended drawings, in which: FIG. 1 is a photovoltaic module according to the invention. 'invention.
Les figures 2 et 3 représentent des modules photovoltaques comportant des modes de réalisation particuliers des éléments d'interconnexion. Figures 2 and 3 show photovoltaic modules with particular embodiments of the interconnection elements.
Les figures 4 et 5 illustrent un mode de réalisation particulier d'un module photovoltaque, les conducteurs de liaison positifs et négatifs étant disposés sur un même substrat, la figure 4 étant un vue en coupe selon l'axe CC de la figure 10 5. FIGS. 4 and 5 illustrate a particular embodiment of a photovoltaic module, the positive and negative connection conductors being arranged on the same substrate, FIG. 4 being a sectional view along the axis CC of FIG. 10 5.
Les figures 6 et 7 représentent, en vue de face, deux variantes de réalisation de deux cellules selon les figures 4 et 5 et de leurs connexions. Figures 6 and 7 show, in front view, two alternative embodiments of two cells according to Figures 4 and 5 and their connections.
La figure 8 est une vue en coupe selon l'axe DD de la figure 7. FIG. 8 is a sectional view along the axis DD of FIG. 7.
La figure 9 représente un module photovoltaque comportant des connecteurs 15 métalliques destinés à permettre une connexion de l'ensemble des cellules photovoltaques avec l'extérieur du module. FIG. 9 represents a photovoltaic module comprising metal connectors 15 intended to allow a connection of all the photovoltaic cells with the exterior of the module.
Les figures 10, 11, 12 et 16 représentent des modules photovoltaques comportant diverses variantes de bornes de connexion du module avec l'extérieur. Figures 10, 11, 12 and 16 show photovoltaic modules comprising various variants of connection terminals of the module with the outside.
La figure 13 représente une vue en coupe selon l'axe AA de la figure 12. FIG. 13 represents a sectional view along the axis AA of FIG. 12.
Les figures 14 et 15 représentent un mode de réalisation particulier d'une borne de connexion du module avec l'extérieur, la figure 15 étant une vue en coupe selon l'axe BB de la figure 14. FIGS. 14 and 15 represent a particular embodiment of a terminal for connecting the module with the outside, FIG. 15 being a sectional view along the axis BB of FIG. 14.
La figure 17 représente un module photovoltaque comportant des couches de 25 protection avant et arrière. FIG. 17 represents a photovoltaic module comprising front and rear protective layers.
La figure 18 représente un autre mode de réalisation d'un module photovoltaque selon l'invention. FIG. 18 represents another embodiment of a photovoltaic module according to the invention.
Description de modes particuliers de réalisation. Description of particular embodiments.
La figure 1 représente un module photovoltaque 1 comportant deux cellules photovoltaques 2a et 2b disposées côte à côte entre des substrats de verre 5 avant 3 et arrière 4 et connectées en série. Un conducteur de liaison positif 5 et un conducteur de liaison négatif 5' sont associés respectivement à des pôles positif et négatif de chaque cellule 2. Chaque conducteur de liaison se termine par une zone de liaison 6 dépassant d'un côté prédéterminé de la cellule, des éléments d'interconnexion 7 électrique étant disposés entre deux cellules 2 10 adjacentes pour connecter les zones de liaison 6 de deux conducteurs de liaison 5, 5' respectivement positif et négatif associés aux deux cellules 2 adjacentes. FIG. 1 represents a photovoltaic module 1 comprising two photovoltaic cells 2a and 2b arranged side by side between glass substrates 5 before 3 and rear 4 and connected in series. A positive connection conductor 5 and a negative connection conductor 5 ′ are associated respectively with positive and negative poles of each cell 2. Each connection conductor ends in a connection zone 6 protruding from a predetermined side of the cell, electrical interconnection elements 7 being arranged between two adjacent cells 2 10 to connect the connection zones 6 of two connection conductors 5, 5 ′ respectively positive and negative associated with the two adjacent cells 2.
Les pôles négatifs et positifs d'une cellule étant disposés de part et d'autre de la 15 cellule 2 respectivement, les conducteurs de liaison positifs 5 sont formés sur une face interne d'un des substrats 3 et les conducteurs de liaison négatifs 5' sont formés sur une face interne de l'autre substrat 4 par des conducteurs de liaison avant et arrière respectivement. The negative and positive poles of a cell being arranged on either side of cell 2 respectively, the positive connection conductors 5 are formed on an internal face of one of the substrates 3 and the negative connection conductors 5 ' are formed on an internal face of the other substrate 4 by front and rear connecting conductors respectively.
Des bandes de cuivre constituant au moins les conducteurs de liaison positifs 5 ou négatifs 5' sont collées, avant assemblage des cellules 2 et des substrats 3 et 4, sur au moins un des substrats de verre 3 et 4. Des conducteurs de liaison transversaux destinés à relier des cellules 2 en parallèle peuvent être formés par collage de bandes de cuivre sur l'un des substrats après collage des bandes 25 de cuivre constituant les conducteurs de liaison positif 5 ou négatif 5'. Avant collage, les bandes de cuivres peuvent éventuellement être recouvertes d'une mince couche d'argent, d'un autre métal ou d'un alliage moins oxydable que le cuivre. Copper strips constituting at least the positive 5 or negative 5 'bonding conductors are bonded, before assembly of the cells 2 and the substrates 3 and 4, on at least one of the glass substrates 3 and 4. Transversal bonding conductors intended to connect cells 2 in parallel can be formed by bonding copper strips on one of the substrates after bonding copper strips 25 constituting the positive 5 or negative 5 'conductors. Before bonding, the copper strips may possibly be covered with a thin layer of silver, another metal or an alloy less oxidizable than copper.
Le collage des bandes de cuivre sur le substrat 3 ou 4 peut être effectué par l'intermédiaire d'un composé minéral. Dans un mode de réalisation particulier, l'étape de collage comporte une sous-étape d'encollage du substrat ou de la bande de cuivre par un précurseur d'un liant minéral, en particulier un composé 5 organique ou un composé organométallique, et éventuellement, une sous-étape de recuit, de manière à décomposer le précurseur en laissant un résidu de plusieurs microns d'épaisseur. De préférence, le précurseur est un silicone, le résidu étant alors constitué par de la silice. The bonding of the copper strips on the substrate 3 or 4 can be carried out by means of a mineral compound. In a particular embodiment, the bonding step comprises a sub-step of bonding the substrate or the copper strip with a precursor of an inorganic binder, in particular an organic compound or an organometallic compound, and optionally , an annealing substep, so as to decompose the precursor leaving a residue several microns thick. Preferably, the precursor is a silicone, the residue then consisting of silica.
Avant collage, chaque bande de cuivre est prédécoupée à la longueur désirée. Before bonding, each copper strip is pre-cut to the desired length.
Ensuite, la bande de cuivre, ou l'emplacement correspondant du substrat, est encollée avec le composé de collage, par exemple le silicone. L'épaisseur de la couche formée par le composé de collage est inférieure à 50um. On assemble ensuite la bande de cuivre sur le substrat en appliquant une légère pression 15 pour réaliser le collage. La bande de cuivre est maintenue par le composé de collage jusqu'à l'assemblage final du module. On peut ainsi préparer chaque substrat. On met ensuite en place, sur l'un des substrats préparés, les cellules 2, les éléments d'interconnexion 7 et des connecteurs 11 métalliques (représentés aux figures 9 à 16) destinés à permettre une connexion du module 20 avec l'extérieur. Le second substrat est ensuite disposé sur les cellules. Then, the copper strip, or the corresponding location of the substrate, is glued with the bonding compound, for example silicone. The thickness of the layer formed by the bonding compound is less than 50 µm. The copper strip is then assembled on the substrate by applying a light pressure to achieve bonding. The copper strip is maintained by the bonding compound until the final assembly of the module. We can thus prepare each substrate. Then placed on one of the prepared substrates, the cells 2, the interconnection elements 7 and metal connectors 11 (shown in Figures 9 to 16) intended to allow connection of the module 20 with the outside. The second substrate is then placed on the cells.
Dans un mode de réalisation préférentiel, seul l'un des substrats est préparé par collage de bandes de cuivre et les conducteurs de liaison opposés sont formés par cuisson d'une pâte d'argent déposée sur l'autre substrat de verre. Ainsi tous 25 les conducteurs associés à l'un des substrats sont en cuivre et tous les conducteurs associés à l'autre substrat sont en pâte d'argent. In a preferred embodiment, only one of the substrates is prepared by bonding copper strips and the opposite connecting conductors are formed by baking a silver paste deposited on the other glass substrate. Thus all the conductors associated with one of the substrates are made of copper and all the conductors associated with the other substrate are made of silver paste.
Comme représenté à la figure 9, un joint de scellement 12 en matériau minéral peut être disposé entre les deux substrats de verre 3 et 4, de manière à délimiter, à l'intérieur du module 1, un volume intérieur étanche dans lequel sont disposées les cellules. L'ensemble est cuit à environ 4000C pendant environ 10 minutes. Le composé de collage est ainsi décomposé et laisse un résidu de quelques microns d'épaisseur. As shown in FIG. 9, a sealing joint 12 made of mineral material can be placed between the two glass substrates 3 and 4, so as to delimit, inside the module 1, a sealed interior volume in which the cells. The whole is cooked at about 4000C for about 10 minutes. The bonding compound is thus broken down and leaves a residue a few microns thick.
Dans un mode de réalisation particulier, représenté à la figure 2, les éléments d'interconnexion sont formés par étamage 8 des zones de liaison 6 opposées et mise en place sur une des zones de liaison d'un composant 9, de type composant monté en surface (CMS). Les CMS présentent une résistance 10 électrique minimale et sont très utilisés dans les circuits électroniques. Le placement des CMS est aisé et rapide car la technologie correspondante est parfaitement maîtrisé dans l'industrie des circuits imprimés. On peut, par exemple, utiliser des CMS de type cavalier, c'està-dire des composants avec une résistance négligeable, d'une largeur de lmm, d'une longueur de 2mm et 15 d'une épaisseur de 250gm. Ces composants peuvent être placés par une machine d'une capacité de plusieurs centaines de pièces à la minute. In a particular embodiment, shown in FIG. 2, the interconnection elements are formed by tinning 8 of the opposite connection zones 6 and positioning on one of the connection zones of a component 9, of the component type mounted in surface (CMS). SMDs have minimal electrical resistance and are widely used in electronic circuits. The placement of CMS is easy and fast because the corresponding technology is perfectly mastered in the printed circuit industry. One can, for example, use CMS of the jumper type, that is to say components with negligible resistance, with a width of 1 mm, with a length of 2 mm and with a thickness of 250 gm. These components can be placed by a machine with a capacity of several hundred pieces per minute.
L'étamage 8 est effectué par dépôt d'un alliage de soudure à base d'étain. La soudure par fusion de l'alliage est préférentiellement réalisée lors du scellement du module. La température de scellement est en effet de l'ordre de 4000C, ce 20 qui permet d'effectuer automatiquement cette soudure. Tinning 8 is carried out by depositing a tin-based solder alloy. The fusion welding of the alloy is preferably carried out during the sealing of the module. The sealing temperature is in fact of the order of 4000 ° C., which allows this welding to be carried out automatically.
Dans un autre mode de réalisation particulier, illustré à la figure 3, un élément d'interconnexion est formé par déformation 10 d'une extrémité d'une bande de cuivre d'un conducteur de liaison négatif 5 ou positif 5' de manière à ce que 25 l'extrémité déformée soit en contact avec la zone de liaison 6 opposée après assemblage du module photovoltaque 1. La hauteur de la déformation est de l'ordre de l'épaisseur des cellules 2 ou légèrement supérieure (entre 200gm et 1 mm) et sa longueur est typiquement comprise entre 1 mm et 3mm. La bande de cuivre peut être déformée avant d'être collée sur le substrat. Le contact entre la bande de cuivre déformée et la zone de liaison 6 opposée peut être assuré par pression. L'extrémité déformée ou la zone de liaison 6 opposée peuvent être préalablement étamés. Alternativement, un matériau de soudure, constitué par une petite quantité de pâte d'étamage, peut assurer leur soudure lors du scellement. In another particular embodiment, illustrated in FIG. 3, an interconnection element is formed by deformation 10 of one end of a copper strip of a negative 5 or positive 5 'connecting conductor so that that the deformed end is in contact with the opposite connection zone 6 after assembly of the photovoltaic module 1. The height of the deformation is of the order of the thickness of the cells 2 or slightly greater (between 200 μm and 1 mm) and its length is typically between 1 mm and 3 mm. The copper strip can be deformed before being bonded to the substrate. Contact between the deformed copper strip and the opposite connection zone 6 can be ensured by pressure. The deformed end or the opposite connecting zone 6 can be tinned beforehand. Alternatively, a solder material, consisting of a small amount of tinning paste, can ensure their soldering during sealing.
Sur les figures 4 et 5, les pôles négatifs et positifs d'une cellule étant, de manière connue, disposés du même côté de la cellule 2, les conducteurs de liaison positifs 5 et négatifs 5' sont disposés sur une face interne d'un seul 10 substrat 4. In FIGS. 4 and 5, the negative and positive poles of a cell being, in known manner, arranged on the same side of the cell 2, the positive 5 and negative 5 'connection conductors are arranged on an internal face of a only 10 substrate 4.
La figure 6 représente deux cellules selon les figures 4 et 5 et leurs connexions. Figure 6 shows two cells according to Figures 4 and 5 and their connections.
Chacun des éléments d'interconnexion 7 électrique, les zones de liaison 6 correspondantes et les deux conducteurs de liaison 5, 5' respectivement positif 15 et négatif associés sont formés par une seule bande de cuivre repliée sur ellemême de 900 dans un sens prédéterminé et de 900 dans le sens opposé. Ainsi, le segment intermédiaire 28 constitue l'élément d'interconnexion 7 et les deux segments extérieurs constituent les conducteurs de liaison et les zones de liaison 6. Each of the electrical interconnection elements 7, the corresponding connection zones 6 and the two connection conductors 5, 5 ′, respectively positive 15 and associated negative, are formed by a single copper strip folded back on itself by 900 in a predetermined direction and by 900 in the opposite direction. Thus, the intermediate segment 28 constitutes the interconnection element 7 and the two outer segments constitute the connection conductors and the connection zones 6.
Les figures 7 et 8 illustrent des éléments d'interconnexion 7 formés par des composants 9, de type composants montés en surface, disposés avant assemblage du module sur les zones de liaison 6, de préférence étamés (étamage 8). FIGS. 7 and 8 illustrate interconnection elements 7 formed by components 9, of the surface-mounted component type, arranged before assembly of the module on the connection zones 6, preferably tinned (tinning 8).
Le module photovoltaque 1 peut comporter des connecteurs 11 métalliques (représentés aux figures 9 à 16) destinés à permettre une connexion du module 1 avec l'extérieur. Les connecteurs 11 sont reliés électriquement aux zones de liaison 6 des conducteurs de liaison positif 5 et/ou négatif 5' associés aux cellules 2 disposées aux extrémités du module 1, par exemple par une déformation de l'extrémité du conducteur de liaison 5, éventuellement étamée, exerçant une pression contre le connecteur 11 pour assurer le contact. Les connecteurs 11 sont de préférence en un matériau choisi dans le groupe 5 comprenant le cuivre, l'acier inoxydable, le titane et les alliages fer-nickel, notamment en alliage fer-nickel comportant 48% de nickel (FeNi-48). De manière préférée, le matériau des connecteurs 11 est un métal ou un alliage dont le coefficient de dilatation thermique est voisin de celui des substrats, comme le FeNi-48. Les connecteurs peuvent aussi être étamés, dorés ou 10 nickelés. The photovoltaic module 1 may include metal connectors 11 (shown in FIGS. 9 to 16) intended to allow connection of the module 1 with the outside. The connectors 11 are electrically connected to the connection zones 6 of the positive 5 and / or negative 5 'connection conductors associated with the cells 2 arranged at the ends of the module 1, for example by a deformation of the end of the connection conductor 5, possibly tinned, pressing against connector 11 to ensure contact. The connectors 11 are preferably made of a material chosen from group 5 comprising copper, stainless steel, titanium and iron-nickel alloys, in particular of iron-nickel alloy comprising 48% nickel (FeNi-48). Preferably, the material of the connectors 11 is a metal or an alloy whose coefficient of thermal expansion is close to that of the substrates, such as FeNi-48. The connectors can also be tinned, gold-plated or 10 nickel-plated.
Les connecteurs 11 représentés à la figure 9 sont constitués par des tiges métalliques traversant, de manière étanche, le substrat de verre arrière 4 perpendiculairement au plan du module 1. De préférence, un matériau minéral 15 assure l'étanchéité entre les tiges métalliques et le substrat de verre arrière 4. The connectors 11 shown in FIG. 9 are constituted by metal rods passing through, in a sealed manner, the rear glass substrate 4 perpendicularly to the plane of the module 1. Preferably, an inorganic material 15 seals between the metal rods and the rear glass substrate 4.
Par exemple un verre de scellement, ramolli lors d'un traitement thermique entre 3500C et 700cC, par exemple lors de la trempe thermique du substrat, assure la liaison entre le substrat et un connecteur. On utilise, de préférence, un verre cristallisable, qui cristallise lors d'une cuisson à une température de l'ordre de 20 7000C et ne se ramollit pas lors du scellement à 4000C. For example a sealing glass, softened during a heat treatment between 3500C and 700cC, for example during the thermal tempering of the substrate, ensures the connection between the substrate and a connector. Preferably, a crystallizable glass is used, which crystallizes during baking at a temperature of the order of 20 7000C and does not soften when sealed at 4000C.
Les figures 10 à 16 représentent divers modes de réalisation de bornes 13 de connexion du module avec l'extérieur comportant chacune un bloc en matériau isolant 15 collé à l'extrémité du module 1, de manière à relier des connecteurs 25 extérieurs aux connecteurs 11, qui traversent le joint de scellement 12 de manière étanche. FIGS. 10 to 16 represent various embodiments of terminals 13 for connecting the module with the exterior, each comprising a block of insulating material 15 bonded to the end of the module 1, so as to connect external connectors 25 to connectors 11, which pass through the sealing joint 12 in a leaktight manner.
Sur la figure 10, un connecteur extérieur, formé par un fil conducteur 16, est relié dans le bloc en matériau isolant 15, à une extrémité d'un connecteur 11 pénétrant dans le bloc en matériau isolant 15. Le matériau isolant peut être un matériau polymère. Le connecteur 11 peut être une lame d'une épaisseur comprise entre 50 et 500um, typiquement 300gm, et d'une largeur comprise entre 1 et 100 mm, typiquement 4mm. Le connecteur 11 traverse de manière 5 étanche le joint de scellement 12 et il est soudé d'une part à un conducteur de liaison 5 ou 5' à l'intérieur du module et d'autre part au fil conducteur 16 à l'extérieur du module. La zone de liaison entre le connecteur 11 et le fil conducteur 16 est recouverte d'une résine ou d'un polymère, par exemple de type époxy, constituant le bloc 15, qui est collé aux substrats de verre 3 et 4. 10 Cette résine ou ce polymère peuvent être moulés. Les avantages sont l'absence de contacts non soudés, l'absence de contrainte mécanique pendant la fabrication du module et au cours de son raccordement ultérieur, une grande simplicité du procédé du fait que la soudure entre le connecteur 11 et le fil conducteur 16 peut être réalisée lors de l'opération de scellement du module. 15 De plus, des diodes de protection du module peuvent être reportées hors du module (sur le fil conducteur 16) , ce qui permet une maintenance aisée. In FIG. 10, an external connector, formed by a conductive wire 16, is connected in the block of insulating material 15, at one end of a connector 11 penetrating into the block of insulating material 15. The insulating material can be a material polymer. The connector 11 can be a blade with a thickness between 50 and 500 μm, typically 300 μm, and with a width between 1 and 100 mm, typically 4 mm. The connector 11 passes sealingly through the sealing joint 12 and is welded on the one hand to a connecting conductor 5 or 5 ′ inside the module and on the other hand to the conductive wire 16 outside the module. The connection zone between the connector 11 and the conductive wire 16 is covered with a resin or a polymer, for example of the epoxy type, constituting the block 15, which is bonded to the glass substrates 3 and 4. This resin or this polymer can be molded. The advantages are the absence of non-welded contacts, the absence of mechanical stress during the manufacture of the module and during its subsequent connection, great simplicity of the process because the solder between the connector 11 and the conductive wire 16 can be performed during the module sealing operation. In addition, module protection diodes can be transferred outside the module (on the conductive wire 16), which allows easy maintenance.
Le connecteur 11 représenté à la figure 11 se termine par une partie femelle 17 d'un connecteur plat disposé entre les substrats de verre 3 et 4 à l'extérieur du 20 volume étanche. Un connecteur extérieur est relié au connecteur 11 par une broche constituant la partie mâle 18 du connecteur plat et se terminant par une partie femelle 19 intégrée dans un orifice du bloc 15. Le joint scellement 12 est disposé à une certaine distance de l'extrémité du module, correspondant à la longueur de la partie mâle 18 du connecteur plat faisant saillie du bloc 15. La 25 partie femelle 19 est destinée à être connectée à un connecteur mâle supplémentaire inséré dans l'orifice du bloc 15. Comme précédemment, le connecteur 11 peut être constitué par une lame d'une épaisseur comprise entre 50 et 500Sm, typiquement 300,um, et d'une largeur comprise entre 1 et 100 mm, typiquement 4mm. La lame se termine, à une extrémité, par la partie femelle 17. The connector 11 shown in FIG. 11 ends with a female part 17 of a flat connector disposed between the glass substrates 3 and 4 outside the sealed volume. An external connector is connected to the connector 11 by a pin constituting the male part 18 of the flat connector and ending in a female part 19 integrated in an orifice of the block 15. The seal 12 is disposed at a certain distance from the end of the module, corresponding to the length of the male part 18 of the flat connector projecting from the block 15. The female part 19 is intended to be connected to an additional male connector inserted in the orifice of the block 15. As before, the connector 11 may consist of a blade with a thickness between 50 and 500 μm, typically 300 μm, and with a width between 1 and 100 mm, typically 4 mm. The blade ends, at one end, by the female part 17.
Le bloc en matériau isolant 15 est, de préférence, en matériau polymère ou en résine. Un bloc en matériau isolant 15 peut regrouper plusieurs connecteurs 11, la partie femelle 19 servant à connecter les connecteurs 11 correspondant à un connecteur mâle extérieur inséré dans un orifice commun du bloc 15. The block of insulating material 15 is preferably made of polymeric material or resin. An insulating material block 15 can group together several connectors 11, the female part 19 serving to connect the connectors 11 corresponding to an external male connector inserted in a common orifice of the block 15.
Dans une variante de réalisation (non-représentée), le joint de scellement 12 est disposé à l'extrémité du module et les parties femelles 17 des connecteurs 11 sont disposées à l'extrémité des substrats de verre 3 et 4 à l'extérieur du volume étanche. Les parties femelles 17 et les parties mâles 18 peuvent alors avoir des 10 dimensions plus importantes. In an alternative embodiment (not shown), the sealing joint 12 is disposed at the end of the module and the female parts 17 of the connectors 11 are disposed at the end of the glass substrates 3 and 4 outside the sealed volume. The female parts 17 and the male parts 18 can then have larger dimensions.
Dans autre un mode de réalisation particulier, représenté aux figures 12 et 13, au moins un connecteur 11, sensiblement en forme de L, pénètre, en formant un angle droit 20, dans le bloc en matériau isolant 15. Des extrémités 1l' des 15 connecteurs 11 sont disposées sur la paroi d'une ouverture cylindrique 21 de la borne 13. Cette ouverture cylindrique constitue, avec les extrémités 1l', une partie femelle destinée à coopérer avec un connecteur extérieur introduit dans l'ouverture. Le bloc en matériau isolant 15 est, de préférence, réalisé en verre et scellé aux substrat 3 et 4. La borne 13 peut être réalisée par moulage à haute 20 température d'un composé vitreux autour des extrémités des connecteurs i1. In another particular embodiment, represented in FIGS. 12 and 13, at least one connector 11, substantially L-shaped, penetrates, by forming a right angle 20, into the block of insulating material 15. From the ends 11 of 15 connectors 11 are arranged on the wall of a cylindrical opening 21 of the terminal 13. This cylindrical opening constitutes, with the ends 11 ', a female part intended to cooperate with an external connector introduced into the opening. The block of insulating material 15 is preferably made of glass and sealed to the substrates 3 and 4. The terminal 13 can be produced by high-temperature molding of a glassy compound around the ends of the connectors i1.
Le connecteur extérieur 13 est ensuite placé à la périphérie des substrats 3 et 4 lors de l'opération d'assemblage du module et soudé aux substrats 3 et 4 par l'intermédiaire d'un verre de scellement, par exemple identique au matériau constituant le joint de scellement 12. The external connector 13 is then placed at the periphery of the substrates 3 and 4 during the assembly operation of the module and welded to the substrates 3 and 4 by means of a sealing glass, for example identical to the material constituting the seal 12.
Un autre mode de réalisation particulier d'une borne 13 est représenté aux figures 14 et 15. Le bloc en matériau isolant 15 de la borne 13 comporte deux substrats de verre 22 et 23 enserrant plusieurs connecteurs 11, séparés par des lames 24 de verre, l'ensemble étant lié par un verre de scellement 25. Les lames de verre ont typiquement une épaisseur comprise entre 0,1 mm et 0,5mm. Another particular embodiment of a terminal 13 is represented in FIGS. 14 and 15. The block of insulating material 15 of terminal 13 comprises two glass substrates 22 and 23 enclosing several connectors 11, separated by strips 24 of glass, the assembly being linked by a sealing glass 25. The glass slides typically have a thickness of between 0.1 mm and 0.5 mm.
Sur la figure 16, le connecteur 11 se termine à son extrémité extérieure, par une 5 partie flexible 26, faisant ressort, intégrée dans le bloc en matériau isolant 15 et venant en contact avec une zone de contact 27, disposée à la périphérie d'un orifice du bloc 15 et destinée à être connectée à un connecteur mâle extérieur introduit dans l'orifice. La partie flexible 26 et le connecteur 11 peuvent être dorés. Le bloc en matériau isolant 15 peut être réalisé en matériau polymère ou 10 en résine et collé contre les substrats de verre 3 et 4. Plusieurs ressorts 26 peuvent être reliés à une borne 13 commune comportant un seul orifice. In FIG. 16, the connector 11 ends at its outer end, by a flexible, spring-forming part 26, integrated in the block of insulating material 15 and coming into contact with a contact zone 27, disposed at the periphery of an orifice of the block 15 and intended to be connected to an external male connector introduced into the orifice. The flexible part 26 and the connector 11 can be golden. The block of insulating material 15 can be made of polymer material or 10 of resin and bonded against the glass substrates 3 and 4. Several springs 26 can be connected to a common terminal 13 comprising a single orifice.
Dans la variante de réalisation illustrée à la figure 17, l'épaisseur des substrats de verre est réduite, ce qui permet de réduire le poids de l'assemblage. Chaque 15 substrat de verre a une épaisseur comprise entre 0,5 et 2mm, typiquement entre 0,8 et 1,6mm et, de préférence de 1,2mm. Les substrats de verre avant 3 et arrière 4 ont, de préférence, la même épaisseur. Les opérations de traitement thermique et, en particulier le scellement, sont plus efficaces et moins coteuses car la masse de verre à chauffer est plus faible. Dans les modes de réalisation 20 précédents, le substrat de verre avant était trempé pour résister aux chocs, par exemple à la grêle. Dans la variante de la figure 17, les substrats de verre avant 3 et arrière 4 ne sont pas trempés. La résistance mécanique du module, en particulier, sa résistance aux chocs est néanmoins assurée par des couches de protection avant 29 et arrière 30 réalisées après l'opération de scellement, 25 respectivement sur les faces externes des substrats de verre avant 3 et arrière 4. La couche de protection avant 29 est transparente et peut être constituée par laminage d'un film polymère transparent, par projection d'un apprêt plastifiant transparent ou par fixation, par exemple par collage ou pinçage, d'une feuille de verre trempé ou d'une feuille de polymère (polycarbonate, PMMA, etc.... La couche de protection arrière 30 peut être constituée par laminage d'un film polymère, par projection d'un apprêt plastifiant ou par fixation, par exemple par collage ou pinçage, d'une feuille de polymère (polyéthylène, PVC, etc...). Le poids final de l'assemblage est réduit grâce à la réduction de l'épaisseur des 5 substrats de verre. A titre d'exemple, des substrats de verre de 4mm d'épaisseur peuvent être remplacé par des substrats de verre 3 et 4 d'lmm d'épaisseur, un une couche de protection avant 29 en verre trempé de 3 mm d'épaisseur et une couche de protection arrière 30 constituée par un film polymère, réduisant à 5mm l'épaisseur des couches en verre de l'assemblage, 10 tout en garantissant une bonne protection. In the alternative embodiment illustrated in FIG. 17, the thickness of the glass substrates is reduced, which makes it possible to reduce the weight of the assembly. Each glass substrate has a thickness of between 0.5 and 2mm, typically between 0.8 and 1.6mm and preferably 1.2mm. The front 3 and rear 4 glass substrates preferably have the same thickness. Heat treatment operations, and in particular sealing, are more efficient and less costly because the mass of glass to be heated is lower. In the previous embodiments, the front glass substrate was toughened to withstand impact, for example hail. In the variant of FIG. 17, the front 3 and rear 4 glass substrates are not tempered. The mechanical resistance of the module, in particular, its impact resistance is nevertheless ensured by protective layers front 29 and rear 30 produced after the sealing operation, 25 respectively on the external faces of the glass substrates front 3 and rear 4. The front protective layer 29 is transparent and can be formed by laminating a transparent polymer film, by spraying a transparent plasticizing primer or by fixing, for example by gluing or pinching, a sheet of tempered glass or a polymer sheet (polycarbonate, PMMA, etc.). The rear protective layer 30 can be formed by laminating a polymer film, by spraying a plasticizing primer or by fixing, for example by gluing or pinching, 'a sheet of polymer (polyethylene, PVC, etc.). The final weight of the assembly is reduced thanks to the reduction in the thickness of the 5 glass substrates. 4mm thick glass can be replaced by 3mm and 4mm thick glass substrates, a front protective layer 29 made of 3mm thick tempered glass and a rear protective layer 30 consisting of polymer film, reducing the thickness of the glass layers of the assembly to 5mm, while ensuring good protection.
La figure 18 représente un module photovoltaque dans lequel, les pôles négatif et positif d'une cellule étant respectivement disposés de part et d'autre de la cellule 2, une seule bande de cuivre continue est formée par des première, 15 seconde et troisième parties constituant respectivement un élément d'interconnexion 7 électrique, un conducteur de liaison 5 associé à une cellule 2b préalablement mise en place et un conducteur de liaison 5' associé à la cellule adjacente 2a. Un conducteur de liaison 5' correspondant à une cellule d'extrémité (par exemple 2b) est collé sur le substrat 4. La cellule 2b 20 correspondante est ensuite disposée sur le substrat. Puis, la bande de cuivre continue est mise en place, la troisième partie étant collé sur le substrat 4 à l'emplacement prévu pour la cellule 2a. La cellule 2a est ensuite mise en place. FIG. 18 represents a photovoltaic module in which, the negative and positive poles of a cell being respectively arranged on either side of cell 2, a single continuous copper strip is formed by first, second and third parts respectively constituting an electrical interconnection element 7, a connecting conductor 5 associated with a cell 2b previously put in place and a connecting conductor 5 'associated with the adjacent cell 2a. A connecting conductor 5 ′ corresponding to an end cell (for example 2b) is bonded to the substrate 4. The corresponding cell 2b 20 is then placed on the substrate. Then, the continuous copper strip is put in place, the third part being bonded to the substrate 4 at the location provided for the cell 2a. The cell 2a is then put in place.
Toutes les cellules d'un module sont ainsi mises en place successivement avec leurs interconnexions, avant mise en place du substrat 3. Ainsi, seules les 25 parties des bandes de cuivre correspondant aux conducteurs de liaison 5' sont collées avant scellement du module. Les bandes de cuivre continues sont, de préférence, déformées avant assemblage. All the cells of a module are thus successively put in place with their interconnections, before the substrate 3 is put in place. Thus, only the 25 parts of the copper strips corresponding to the connecting conductors 5 ′ are bonded before sealing the module. The continuous copper strips are preferably deformed before assembly.
2850489 16 L'invention n'est pas limitée aux modes de réalisation particuliers représentés, en particulier, les polarités des cellules et des conducteurs de liaison peuvent être inversées. The invention is not limited to the particular embodiments shown, in particular, the polarities of the cells and of the connection conductors can be reversed.
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