FR2950681A1

FR2950681A1 - Capteur concentrateur de rayonnement solaire, du type apte a etre couple a un dispositif de poursuite du soleil, en vue de la production d'electricite

Info

Publication number: FR2950681A1
Application number: FR0904605A
Authority: FR
Inventors: Guy Delcroix
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2009-09-28
Filing date: 2009-09-28
Publication date: 2011-04-01
Anticipated expiration: 2029-09-28
Also published as: FR2950681B1

Abstract

L'invention concerne un capteur (1) concentrateur de rayonnement solaire comprenant au moins une cellule (2) photovoltaïque et au moins une surface (5) au moins partiellement réfléchissante formée d'au moins un réflecteur. Ce capteur est caractérisé en ce que, pour la ou chaque cellule (2) photovoltaïque, le réflecteur associé à ladite cellule photovoltaïque comprend au moins trois miroirs (3), les miroirs (3), ou au moins trois des miroirs dudit réflecteur, présentant chacun une surface réfléchissante plane, de dimensions et de formes choisies en correspondance avec celles de la surface (4) active de la cellule (2) photovoltaïque associée audit réflecteur (3) pour que le rayonnement solaire réfléchi par chacun desdits miroirs (3) à surface réfléchissante plane recouvre sensiblement la surface (4) active de la cellule (2) photovoltaïque associée.

Description

i La présente invention concerne un capteur concentrateur de rayonnement solaire, du type apte à être couplé d'une part, à un dispositif de poursuite du soleil, en vue de maximiser sa production d'électricité et d'autre part, à un dispositif de collecte et transformation de l'électricité produite, en vue d'assurer son exploitation in-situ ou exportée via un réseau électrique.

Elle concerne plus particulièrement un capteur concentrateur comprenant au moins au moins une cellule photovoltaïque et au moins une surface au moins partiellement réfléchissante formée d'au moins un réflecteur, la ou chaque cellule photovoltaïque présentant une surface active polygonale tournée vers la surface au moins partiellement réfléchissante pour recevoir le flux de rayonnement solaire réfléchi par le ou l'un des réflecteurs de la surface réfléchissante dit réflecteur associé à ladite cellule photovoltaïque.

D'autres types de systèmes photovoltaïques à concentration ont déjà été développés par ailleurs, dans le but de produire de l'électricité de façon moins coûteuse qu'avec des capteurs non concentrateurs. Jusqu'à présent, les systèmes de concentration par réflexion utilisés ont été basés sur des optiques sphériques ou asphériques, paraboliques ou cylindro-paraboliques, à surface continument courbe ou segmentée, induisant un coût élevé des optiques et/ou des pertes de rayonnement importantes.

Un but de la présente invention est donc de proposer un capteur concentrateur de rayonnement solaire dont la conception permet, en même temps que le remplacement des cellules photovoltaïques coûteuses par des surfaces réfléchissantes peu coûteuses, de maximiser le taux d'utilisation de la surface réfléchissante en assurant un éclairage aussi uniforme que possible et sans perte de rayonnement des cellules photovoltaïques associées.

Un autre but de la présente invention est de proposer un capteur concentrateur de rayonnement solaire dont la conception permet de limiter le réchauffement des cellules photovoltaïques.

A cet effet, l'invention a pour objet un capteur concentrateur de rayonnement solaire, du type apte à être couplé à un dispositif de poursuite du soleil, ledit capteur comprenant au moins une cellule photovoltaïque et au moins une surface au moins partiellement réfléchissante formée d'au moins un réflecteur, la ou chaque cellule photovoltaïque présentant une surface active polygonale tournée vers la surface au moins partiellement réfléchissante pour recevoir le flux de rayonnement solaire réfléchi par le ou l'un des réflecteurs de la surface réfléchissante dit réflecteur associé à ladite cellule photovoltaïque, caractérisé io en ce que, pour la ou chaque cellule photovoltaïque, le réflecteur associé à ladite cellule photovoltaïque comprend au moins trois miroirs, les miroirs, ou au moins trois des miroirs dudit réflecteur, présentant chacun une surface réfléchissante plane, de dimensions et de formes choisies en correspondance avec celles de la surface active de la cellule photovoltaïque associée audit 15 réflecteur pour que le rayonnement solaire réfléchi par chacun desdits miroirs à surface réfléchissante plane recouvre sensiblement la surface active de la cellule photovoltaïque associée.

Par le terme "sensiblement" dans l'expression "le rayonnement solaire réfléchi 20 par chacun desdits miroirs à surface réfléchissante plane recouvre sensiblement la surface active de la cellule photovoltaïque associée", on entend le fait que le rayonnement réfléchi recouvre à plus ou moins 20 % près la totalité de la surface active de la cellule photovoltaïque associée, c'est-à-dire qu'il recouvre au moins 80 % de ladite surface. Le choix pour la ou chaque 25 cellule d'un réflecteur à au moins trois miroirs plans de dimensions et de formes adaptées à celles de la surface de la cellule photovoltaïque associée audit réflecteur permet de maximiser le taux d'exploitation de la surface du ou de chaque réflecteur.

30 De préférence, pour la, ou au moins l'une des, cellule(s) photovoltaïque(s), les miroirs du réflecteur associé à ladite cellule forment un cadre continu ou discontinu disposé autour d'une zone polygonale, dite zone d'ombre correspondant au projeté orthogonal de la surface active de ladite cellule photovoltaïque sur un plan, dit plan de référence, parallèle à la surface active de ladite cellule, lesdits miroirs du cadre étant inclinés par rapport au plan de la zone d'ombre qu'ils entourent pour réfléchir le rayonnement solaire sur la surface active de la cellule photovoltaïque positionnée au droit de la zone d'ombre et à laquelle ils sont associés.

Cette disposition, dans laquelle au moins trois des miroirs du cadre constitutif du réflecteur sont à surface réfléchissante plane, permet un encombrement réduit de la surface réfléchissante associée à un taux de concentration élevé io du rayonnement.

De préférence, le capteur est un capteur de type panneau. A cet effet, le capteur comprend en outre au moins une paroi au moins partiellement transparente ou translucide venant à recouvrement de la surface au moins 15 partiellement réfléchissante et des moyens de liaison de la paroi transparente ou translucide à ladite surface réfléchissante pour former un panneau de type caisson à fond réfléchissant, la ou chaque cellule photovoltaïque étant disposée à l'intérieur, ou à l'extérieur, du caisson, la surface active de chaque cellule étant, de préférence, disposée parallèle à la paroi transparente ou 20 translucide.

La présentation du capteur solaire sous la forme de panneau dont la façade est vitrée et le fond composé d'une mosaïque particulière de réflecteurs offre un certain nombre d'avantages. Elle permet notamment : 25 - de conférer à ce panneau un caractère modulaire qui rend possible son association à d'autres panneaux de façons très diverses, - d'envisager, à travers cette variabilité, une grande diversité d'applications (depuis la production décentralisée d'électricité pour des sites isolés, à l'aide de quelques capteurs de petite taille, jusqu'à la production dite "de masse", au 30 moyen de champs de grands capteurs reliés au réseau électrique), - de placer les cellules photovoltaïques dans un environnement fermé qui les protège des principales agressions auxquelles elles sont susceptibles, en extérieur, d'être exposées (chocs, pollution, intempéries...), de filtrer des longueurs d'ondes du rayonnement solaire non utiles à la conversion photovoltaïque dans le but de limiter l'échauffement des cellules et d'améliorer et multiplier les possibilités de refroidissement de ces cellules.

s L'invention sera bien comprise à la lecture de la description suivante d'exemples de réalisation, en référence aux dessins annexés dans lesquels :

la figure 1 représente une vue partielle en coupe d'un capteur concentrateur de rayonnement solaire pour la production d'électricité du io genre panneau dans lequel les cellules photovoltaïques sont portées par la surface réfléchissante formant le fond du panneau via des colonnettes de hauteur égale à la distance focale du capteur ;

la figure 2A représente une vue partielle en coupe d'un capteur 15 concentrateur de rayonnement solaire pour la production d'électricité du genre panneau dans lequel les cellules photovoltaïques sont portées par la face extérieure de la paroi de façade vitrée ou transparente du panneau;

20 la figure 2B représente une vue partielle en coupe d'un capteur concentrateur de rayonnement solaire pour la production d'électricité du genre panneau dans lequel les cellules photovoltaïques sont portées par la face intérieure de la paroi de façade vitrée ou transparente du panneau; 25 la figure 3 représente une vue schématique en coupe d'une cellule photovoltaïque et des miroirs associés ;

la figure 4A représente une vue de dessus de la cellule photovoltaïque et 30 des miroirs associés de la figure 3 ;

la figure 4B représente une vue en perspective de la cellule photovoltaïque et des miroirs associés de la figure 3 ; la figure 5A représente une vue schématique en coupe d'une cellule photovoltaïque à deux séries de miroirs associés positionnés à un même niveau par rapport à un plan de référence ;

la figure 5B représente une vue schématique en coupe d'une cellule photovoltaïque à deux séries de miroirs associés positionnés à un niveau différent ;

io la figure 6A représente une vue de dessus d'un réflecteur constitué de quatre miroirs adjacents à la zone d'ombre de la cellule ;

la figure 6B représente une vue de dessus d'un ensemble de cellules et de réflecteurs associés pour former un panneau dans laquelle les carrés 15 blancs représentent des sites vides, les carrés formant une croix conforme à la figure 6A représentent un réflecteur à quatre miroirs, les carrés noirs représentent la zone d'ombre des cellules photovoltaïques éclairées chacune par un réflecteur à quatre miroirs conforme à la figure 6A, les carrés avec points blancs sur fond noir représentent la zone 20 d'ombre des cellules photovoltaïques éclairées chacune par un réflecteur à trois miroirs;

la figure 7 représente une vue schématique en coupe d'une cellule et d'un miroir latéral associé ; la figure 8 représente une vue de dessus d'un autre mode de réalisation d'une cellule photovoltaïque et des miroirs associés ;

la figure 9 représente une vue de dessus d'un autre mode de réalisation 30 d'une cellule photovoltaïque et des miroirs associés ;

la figure 10A représente une vue de dessus d'un autre mode de réalisation d'un capteur selon l'invention, dans lequel la cellule 25 photovoltaïque est de forme hexagonale et est éclairée par un réflecteur formé par des miroirs, eux-mêmes hexagonaux et

la figure 10B représente une vue de dessus d'un capteur concentrateur 5 du genre panneau constitué d'un ensemble de cellules et de miroirs tous hexagonaux.

Comme mentionné ci-dessus, le capteur 1 concentrateur de rayonnement solaire, du genre panneau, objet de l'invention, est plus particulièrement io destiné à la production d'électricité. Ce capteur concentrateur est apte à être couplé à un dispositif de poursuite du soleil non représenté. Le dispositif de poursuite du soleil est formé d'une structure dotée d'un mécanisme permettant d'assurer que la face avant du capteur du genre panneau soit de façon permanente orientée précisément face au soleil pour maintenir cette face avant 15 toujours perpendiculaire au rayonnement capté. Un tel dispositif de poursuite du soleil ne sera pas décrit en détail car il est bien connu à ceux versés dans cet art.

Le capteur 1 comprend, comme mentionné ci-dessus, au moins une cellule 2 20 photovoltaïque et au moins une surface 5 au moins partiellement réfléchissante formée d'au moins un réflecteur 3. La ou chaque cellule 2 photovoltaïque présente une surface 4 active polygonale tournée vers la surface 5 au moins partiellement réfléchissante pour recevoir le flux de rayonnement solaire réfléchi par le ou l'un des réflecteur(s) de la surface 5 réfléchissante dit 25 réflecteur associé à ladite cellule 2.

De manière caractéristique à l'invention, pour la ou chaque cellule, le réflecteur associé à ladite cellule comprend au moins trois miroirs 3. Tous les miroirs, lorsque le réflecteur ne comporte que trois miroirs ou au moins trois des miroirs 30 dudit réflecteur, lorsque le réflecteur comporte x miroirs, x étant supérieur à 3, présentent chacun une surface réfléchissante plane. Cette surface réfléchissante plane de chacun des trois ou de chacun d'au moins trois des miroirs du réflecteur délimite une aire de dimensions et de formes choisies en correspondance avec celles de la surface 4 active de la cellule 2 photovoltaïque associée audit réflecteur de sorte que le rayonnement réfléchi par chaque miroir 3 à surface réfléchissante plane recouvre sensiblement la surface 4 active de la cellule 2 photovoltaïque associée.

De préférence, pour la ou chaque cellule 2 photovoltaïque, les miroirs ou au moins trois des miroirs 3 du réflecteur associé à ladite cellule présentent une surface réfléchissante plane de dimensions et de formes sensiblement égales à celles de la surface 4 active de la cellule 2 photovoltaïque associée audit io réflecteur. En particulier, ces miroirs 3 élémentaires présentent une surface réfléchissante plane, polygonale, de préférence carrée ou rectangulaire, de même forme et dimension que la surface active de la cellule 2 photovoltaïque associée.

15 Toutefois, les configurations des réflecteurs constitutifs de la surface réfléchissante peuvent être diverses et variées.

Dans tous les modes de réalisation de l'invention, pour la, ou au moins l'une des, cellule(s) 2 photovoltaïque(s), les miroirs 3 du réflecteur associé à ladite 20 cellule 2 forment un cadre continu ou discontinu disposé autour d'une zone 6 polygonale, dite zone d'ombre correspondant au projeté orthogonal de la surface 4 active de ladite cellule 3 photovoltaïque sur un plan, dit plan P de référence parallèle à la surface 4 active de ladite cellule 3. Lesdits miroirs 3 du cadre sont inclinés par rapport au plan de la zone 6 d'ombre qu'ils entourent 25 pour réfléchir le rayonnement solaire sur la surface 4 active de la cellule 2 photovoltaïque positionnée au droit de la zone 6 d'ombre et à laquelle ils sont associés.

De préférence, la zone 6 d'ombre est carrée et les miroirs 3 du réflecteur 30 constitutifs du cadre sont contigus à ladite zone 6 d'ombre soit par l'un de leurs côtés pour former un miroir 3A latéral présentant un plan de symétrie confondu avec la médiatrice de ladite zone 6, soit par un angle pour former un miroir 3B d'angle présentant au moins un plan de symétrie passant par la diagonale de ladite zone 6 d'ombre, ces miroirs latéraux 3A et/ou d'angle 3B étant inclinés par rapport au plan de la zone 6 d'ombre qu'ils entourent pour réfléchir le rayonnement solaire sur la surface 4 active de la cellule 2 photovoltaïque positionnée au droit de la zone 6 d'ombre et à laquelle ils sont associés.

Dans un premier mode de réalisation de l'invention correspondant aux figures 6A et 6B, chaque réflecteur associé à une cellule photovoltaïque présente une configuration à trois miroirs latéraux ou à quatre miroirs latéraux aptes à former une croix conforme à celle représentée à la figure 6A.

Dans un deuxième mode de réalisation de l'invention conforme aux figures 3, 4A et 4B, chaque réflecteur formant cadre comprend quatre miroirs latéraux 3A et quatre miroirs d'angle 3B disposés en alternance.

15 Dans une telle configuration, au moins les miroirs 3A latéraux du réflecteur présentent chacun une surface réfléchissante plane, de dimension et de forme choisies en correspondance avec celles de la surface 4 active de la cellule 2 photovoltaïque associée auxdits miroirs pour que le rayonnement réfléchi par chaque miroir 3A recouvre sensiblement la surface 4 active de la cellule 2 20 photovoltaïque associée.

Pour le calcul de la dimension de ces miroirs latéraux, si on considère que D est la longueur d'un côté d'une cellule 2 carrée, que F est la distance entre le plan P de référence et la surface 4 active de la cellule 2, alors CI qui est, 25 comme l'illustre la figure 7, la longueur de la diagonale qui relie le côté du miroir latéral contigu à la zone d'ombre au côté de la cellule 2 qui lui est parallèle est égal à C~ ='1(D2 + F2) L'angle AI qui correspond à l'angle formé par le miroir latéral avec le plan P est 30 égalà: A~ = 1/2 Arc Cos F/C1. La largeur XI du miroir latéral, sachant que sa longueur est égale à D, s'énonce comme suit : i0 X,=2FSinAl. LI qui correspond à la largeur de l'ombre du s miroir sur le plan P est égal à LI XI Cos AI tandis que la hauteur HI est égale à : H~ = W1 Sin Al.

Les miroirs d'angle peuvent être des miroirs carrés ou en forme de losange comme l'illustre la figure 4B. Le problème avec ces miroirs est qu'une partie du rayonnement qu'ils captent peut être réfléchie à côté de la cellule-cible, et donc ne servir à rien. La seule façon de retrouver une image carrée qui recouvre parfaitement la cellule est de déformer ces miroirs en les courbant légèrement io autour d'un axe horizontal perpendiculaire à la diagonale du réflecteur. Mais on peut également couper les miroirs d'angle 3B en deux miroirs 32 triangulaires. La coupe peut se faire : - soit selon une ligne perpendiculaire à la diagonale du réflecteur, en particulier du cadre formé par le réflecteur comme l'illustre la figure 8, 15 - soit selon une ligne passant par la diagonale comme l'illustre la figure 9.

Comme l'illustrent également les figures 8 et 9, ces perfectionnements des miroirs d'angle plans entraînent l'existence de zones de "surconcentration" le long des diagonales et dans la partie centrale de la cellule 2 associée. Chaque 20 cellule 2 est équipée d'une grille 12 de collecte des charges électriques. Ces zones de surconcentration peuvent donc être correctement exploitées en adaptant en conséquence la densité des grilles de collecte des charges électriques associées à chaque cellule 2. Ces grilles conductrices déposées à la surface des cellules photovoltaïques 2 pour collecter les charges électriques 25 peuvent en effet être réparties de façon non régulière, en espacement et en dimensions pour tenir compte de l'inhomogénéité du flux solaire capté. Cette modification des grilles de collecte améliore le rendement desdites cellules.

Dans un autre mode de réalisation conforme aux figures 10A et 10B, la ou 30 chaque cellule et les miroirs du réflecteur associé à ladite cellule sont de forme hexagonale. Dans une autre configuration représentée aux figures 5A et 5B, le réflecteur ou 2950681 io au moins l'un des réflecteurs associé à une cellule photovoltaïque comprend au moins deux séries SI, S2 de miroirs 3 entourant chacune une même zone 6 polygonale dite d'ombre correspondant au projeté orthogonal de la surface 4 active de la cellule 2 photovoltaïque associée dans un plan parallèle à ladite 5 surface, la première série S1 de miroirs 3 élémentaires formant, vus de dessus, un cadre continu ou discontinu, à bords relevés disposé autour de la zone 6 d'ombre, ces miroirs 3 étant inclinés par rapport au plan de la zone 6 d'ombre pour réfléchir le rayonnement solaire sur la surface 4 active de la cellule 2 photovoltaïque disposée au droit de la zone 6 d'ombre et à laquelle ils sont io associés, la deuxième série S2 de miroirs 3, vus de dessus, formant un cadre à bords relevés autour de l'espace occupé par la première série S1 de miroirs 3, les miroirs 3 de la deuxième série S2 étant disposés au même niveau (figure 5A) ou à un niveau différent (figure 5B) des miroirs 3 de la première série S1 et étant inclinés pour réfléchir le rayonnement solaire sur la surface 4 active de la 15 cellule 2 photovoltaïque à laquelle la première série S1 de miroirs 3 est associée.

Chaque réflecteur peut donc adopter une configuration conforme à celle décrite ci-dessus. Un capteur concentrateur peut comporter une cellule 2 et un 20 réflecteur ou une pluralité de cellules et de réflecteurs, chaque réflecteur étant associé à une cellule. Dans ce mode de réalisation à N cellules et réflecteurs, illustré à la figure 6B, les carrés blancs représentent des sites vides, c'est-à-dire des emplacements de la surface réfléchissante non équipés de miroirs. Les carrés les plus noirs représentent la zone d'ombre des cellules photovoltaïques 25 qui sont chacune éclairées par un réflecteur à quatre miroirs. Les carrés avec points blancs sur fond noir représentent la zone d'ombre des cellules photovoltaïques éclairées par un réflecteur à trois miroirs. Les carrés organisés conformément à la figure 6A représentent un réflecteur à quatre miroirs. Cette figure 6B illustre un cas où le facteur de concentration est dit égal à 4 car 30 généralement une cellule est éclairée par quatre miroirs.

Dans ce second mode de réalisation, lorsque les réflecteurs, qui forment la surface 5 réfléchissante, sont formés de quatre miroirs latéraux, ces réflecteurs peuvent être disposés côte à côte avec un décalage d'un pas correspondant à la longueur d'un côté de miroir pour obtenir une surface réfléchissante où les miroirs des réflecteurs contigus s'imbriquent entre eux conformément à la figure 6B. Ainsi, l'espace laissé libre entre deux miroirs latéraux d'un réflecteur qui correspondrait à l'emplacement d'un miroir d'angle est occupé par le miroir latéral du réflecteur associé à une autre cellule.

Le taux de concentration peut également être égal à 8 comme l'illustre la figure 4A ou à 24 comme l'illustrent les figures 5A et 5B. Il est alors impératif de gérer io parfaitement l'échauffement des cellules photovoltaïques. La conception du capteur solaire sous forme d'un panneau est, à cet égard, fondamentale. En effet, le capteur se présente globalement sous la forme d'un panneau généralement rectangulaire ou carré et comprend, outre la ou les cellules 2 photovoltaïques et la surface 5 réfléchissante formée au moins d'un ou 15 plusieurs réflecteurs, au moins une paroi 7 au moins partiellement transparente ou translucide venant à recouvrement de la surface 5 au moins partiellement réfléchissante et des moyens 8 de liaison de la paroi 7 transparente ou translucide à ladite surface 5 réfléchissante pour former un panneau de type caisson à fond réfléchissant, la ou chaque cellule 2 photovoltaïque étant 20 disposée à l'intérieur, ou à l'extérieur, du caisson, la surface 4 active de chaque cellule 2 étant, de préférence, disposée parallèle à la paroi 7 transparente ou translucide.

Dans l'exemple représenté à la figure 1, la ou au moins l'une des cellules 2 25 photovoltaïques est disposée à l'intérieur du caisson avec sa surface 4 active tournée vers la surface 5 réfléchissante et est supportée par des pieds 9 et est supportée par le fond du panneau par l'intermédiaire de pieds ou colonnettes 9.

De préférence, chaque cellule 2 est, côté opposé à sa surface 4 active, 30 équipée d'un radiateur 11, de préférence à ailettes destiné à améliorer son refroidissement. Dans un mode de réalisation préféré, les cellules photovoltaïques sont rendues solidaires à travers des liaisons aussi fines et conductrices que possible de chaleur comme d'électricité, de minces plaques de matériau conducteur ayant une découpe identique à la leur. Ces plaques de matériau conducteur sont elles-mêmes rendues solidaires, via une couche plus épaisse de colle conductrice de chaleur, de radiateurs à ailettes d'aluminium assurant l'évacuation vers la paroi transparente de la chaleur dégagée par la cellule.

Dans l'exemple représenté à la figure 2B, la ou au moins l'une des cellules 2 photovoltaïques est disposée à l'extérieur du caisson et positionnée par sa Io surface 4 active en appui contre ladite paroi 7 transparente ou translucide. Dans ce mode de réalisation, la cellule photovoltaïque est noyée dans un revêtement 13 transparent qui protège ladite cellule photovoltaïque des agressions extérieures.

15 Dans l'exemple représenté à la figure 2A, la ou au moins l'une des cellules 2 photovoltaïques est disposée à l'intérieur du caisson et positionnée par sa surface 4 active en appui contre ladite paroi 7 transparente ou translucide.

Généralement, la paroi transparente ou translucide est équipée d'un circuit 20 électrique reliant en série ou en parallèle lesdites cellules 2 photovoltaïques entre elles. Ce circuit ou grille 12 électrique de collecte de courant est formé de conducteurs à très faible résistance pour limiter autant que possible les pertes de courant en ligne. Indépendamment du positionnement des cellules à l'intérieur ou à l'extérieur du panneau de type caisson, la ou chaque cellule 2 25 photovoltaïque est protégée sur sa face opposée à sa surface active par un cache 10 ou masque venant à recouvrement de ladite cellule 2 pour limiter l'échauffement de ladite cellule 2. Ces écrans sont dotés des propriétés suivantes. Ils sont totalement opaques à la lumière du soleil pour empêcher tout rayonnement venant de ce côté de parvenir au radiateur des cellules 30 photoélectriques. Ils sont par ailleurs aussi réfléchissants et émissifs que possible sur leur face tournée vers le soleil pour ne pas être eux-mêmes réchauffés par le soleil et pour pouvoir se refroidir par rayonnement. Ils sont aussi absorbants que possible du côté des cellules photoélectriques pour contribuer au refroidissement par rayonnement des cellules et sont bons conducteurs de chaleur pour contribuer au mieux à l'évacuation vers l'extérieur de la chaleur rayonnée par les cellules photoélectriques. L'ensemble de ces qualités peut être obtenu en réalisant ces écrans sur une base de mince plaque d'aluminium de dimension égale à celle des cellules photoélectriques. Cette plaque peut être anodisée (aspect noir satiné) côté opposé à la face tournée vers les cellules photovoltaïques et polie (qualité miroir) ou vernie à l'aide d'un produit très peu absorbant vers leur côté exposé au soleil.

Dans un mode de réalisation non représenté, les caches peuvent être formés par des cellules photovoltaïques. En effet, il doit être noté que la façade du panneau peut être équipée de cellules photovoltaïques supplémentaires (une par cellule photovoltaïque) directement tournées vers le soleil et fonctionnant donc sans concentration tout en jouant le rôle d'écran pour maintenir à l'ombre les cellules photovoltaïques qui elles, fonctionnent sous concentration.

La paroi 7 transparente ou translucide et/ou les miroirs 3 de la surface 5 réfléchissante sont équipés d'un filtre des longueurs d'ondes du rayonnement solaire non productives pour la conversion photovoltaïque. Ainsi, à titre d'exemple, les miroirs peuvent être recouverts, dans ce but, du côté où ils renvoient leur rayonnement d'un vernis ou d'un film adhésif à la fois transparent aux longueurs d'onde à effet photovoltaïque et absorbant pour une grande partie des longueurs d'onde non efficaces notamment dans l'infrarouge.

L'absorption d'énergie lumineuse ainsi réalisée en amont de la conversion photovoltaïque induit inévitablement un réchauffement des miroirs. Ce réchauffement est toutefois limité à la fois par la dispersion de l'énergie en question sur une surface importante (près de 90 % de la surface de captation) et par le fait que ces miroirs formant le fond du panneau sont, de leur côté non réfléchissant, en contact permanent avec l'air extérieur et à même d'évacuer par là directement leur chaleur. L'évacuation de cette chaleur peut être intensifiée en dotant le fond du panneau sur sa face externe d'ailettes de refroidissement en aluminium. En s'échauffant ainsi de façon non gênante pour le rendement final du panneau en électricité, les filtres optiques intégrés au réflecteur limitent de façon significative la quantité de chaleur à faire évacuer au niveau des radiateurs des cellules et réduisent la probabilité de voir ces dernières s'échauffer trop. Le miroir peut également être réalisé de différentes manières. La surface réfléchissante formée par lesdits miroirs peut en effet être soit formée d'une surface support sur laquelle les miroirs sont positionnés et assemblés soit par clipsage, par vissage, par collage ou autre, soit être réalisée d'un seul tenant avec lesdits miroirs. Les miroirs peuvent présenter une surface réfléchissante obtenue de diverses manières. Ainsi, cette surface réfléchissante peut être obtenue par évaporation d'aluminium sous vide, par une peinture réfléchissante, par la pose de miroir plan à base de verre, à base de polyester métallisé, en aluminium poli ou autre. La zone support peut quant à elle être réalisée par emboutissage ou par découpage-pliage de métal ou par moulage, injection, thermoformage, de matière plastique ou thermoplastique ou thermodurcissable ou par infusion, imprégnation ou autre de résine et de tissus de verre.

Les dimensions des panneaux qui sont tels que décrits ci-dessus peuvent être diverses et variées. Toutefois, de préférence, au moins certains des miroirs présentent une surface réfléchissante carrée ou rectangulaire de dimension comprise dans la plage de 5 à 20 centimètres.

La zone d'ombre de chaque cellule photovoltaïque est écartée de la surface active de la cellule d'une distance F (dite focale) comprise entre 5 et 40 25 centimètres.

Les panneaux obtenus peuvent présenter une largeur comprise entre 0,5 et 1,5 mètres et une longueur comprise entre 1 et 2 mètres définissant des surfaces de captation de 0,5 à 3 m2. Ils comportent généralement de 6 à 24 cellules. 30

Claims

REVENDICATIONS1. Capteur (1) concentrateur de rayonnement solaire, du type apte à être couplé à un dispositif de poursuite du soleil, ledit capteur (1) comprenant au moins une cellule (2) photovoltaïque et au moins une surface (5) au moins partiellement réfléchissante formée d'au moins un réflecteur, la ou chaque cellule (2) photovoltaïque présentant une surface (4) active polygonale tournée vers la surface (5) au moins partiellement réfléchissante pour recevoir le flux de rayonnement solaire réfléchi par le ou l'un des réflecteurs de la surface (5) réfléchissante dit réflecteur associé à ladite cellule (2) photovoltaïque, caractérisé en ce que, pour la ou chaque cellule (2) photovoltaïque, le réflecteur associé à ladite cellule photovoltaïque comprend au moins trois miroirs (3), les miroirs (3), ou au moins trois des miroirs dudit réflecteur, présentant chacun une surface réfléchissante plane, de dimensions et de formes choisies en correspondance avec celles de la surface (4) active de la cellule (2) photovoltaïque associée audit réflecteur (3) pour que le rayonnement solaire réfléchi par chacun desdits miroirs (3) à surface réfléchissante plane recouvre sensiblement la surface (4) active de la cellule (2) photovoltaïque associée.
2. Capteur (1) selon la revendication 1, caractérisé en ce que, pour la ou chaque cellule (2) photovoltaïque, les miroirs ou au moins trois des miroirs (3) du réflecteur associé à ladite cellule (2) présentent une surface réfléchissante plane de dimension et de forme sensiblement égales à celles de la surface (4) active de la cellule (2) photovoltaïque associée audit réflecteur.
3. Capteur (1) selon l'une des revendications 1 et 2, caractérisé en ce que pour la, ou au moins l'une des, cellule(s) (2) photovoltaïque(s), les miroirs (3) du réflecteur associé à ladite cellule (2) forment un cadre continu ou discontinu disposé autour d'une zone (6) polygonale, dite zone d'ombre correspondant au projeté orthogonal de la surface (4) active de ladite cellule (3) photovoltaïque sur un plan, dit plan (P) de 15référence, parallèle à la surface (4) active de ladite cellule (3), lesdits miroirs (3) du cadre étant inclinés par rapport au plan de la zone (6) d'ombre qu'ils entourent pour réfléchir le rayonnement solaire sur la surface (4) active de la cellule (2) photovoltaïque positionnée au droit de la zone (6) d'ombre et à laquelle ils sont associés.
4. Capteur (1) selon la revendication 3, caractérisé en ce que la zone (6) d'ombre est carrée et en ce que les miroirs (3) du réflecteur constitutifs du cadre sont contigus à ladite zone (6) d'ombre soit 10 par l'un de leurs côtés pour former un miroir (3A) latéral présentant un plan de symétrie confondu avec la médiatrice de ladite zone (6), soit par un angle pour former un miroir (3B) d'angle présentant au moins un plan de symétrie passant par la diagonale de ladite zone (6) d'ombre, ces miroirs latéraux (3A) et/ou d'angle (3B) étant inclinés par rapport au plan de la zone (6) d'ombre qu'ils 15 entourent pour réfléchir le rayonnement solaire sur la surface (4) active de la cellule (2) photovoltaïque positionnée au droit de la zone (6) d'ombre et à laquelle ils sont associés.
5. Capteur (1) selon la revendication 4, 20 caractérisé en ce que la série de miroirs (3) formant cadre comprend quatre miroirs latéraux (3A) et quatre miroirs d'angle (3B) disposés en alternance, au moins les miroirs latéraux présentant chacun une surface réfléchissante plane, de dimension et de forme choisies en correspondance avec celles de la surface (4) active de la cellule (2) photovoltaïque associée auxdits miroirs (3) pour que 25 le rayonnement réfléchi par chaque miroir (3A) recouvre sensiblement la surface (4) active de la cellule (2) photovoltaïque associée.
6. Capteur (1) selon l'une des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que le réflecteur ou au moins l'un des réflecteurs associé à 30 une cellule photovoltaïque comprend au moins deux séries (SI, S2) de miroirs (3) entourant chacune une même zone (6) polygonale dite d'ombre correspondant au projeté orthogonal de la surface (4) active de la cellule (2) photovoltaïque associée dans un plan parallèle à ladite surface, la premièresérie (Si) de miroirs (3) élémentaires formant, vus de dessus, un cadre continu ou discontinu, à bords relevés disposé autour de la zone (6) d'ombre, ces miroirs (3) étant inclinés par rapport au plan de la zone (6) d'ombre pour réfléchir le rayonnement solaire sur la surface (4) active de la cellule (2) photovoltaïque disposée au droit de la zone (6) d'ombre et à laquelle ils sont associés, la deuxième série (S2) de miroirs (3), vus de dessus, formant un cadre à bords relevés autour de l'espace occupé par la première série (Si) de miroirs (3), les miroirs (3) de la deuxième série (S2) étant disposés au même niveau ou à un niveau différent des miroirs (3) de la première série (SI) et étant inclinés pour réfléchir le rayonnement solaire sur la surface (4) active de la cellule (2) photovoltaïque à laquelle la première série (SI) de miroirs (3) est associée.
7. Capteur (1) selon l'une des revendications 1 à 6, caractérisé en ce qu'il comprend en outre au moins une paroi (7) au moins partiellement transparente ou translucide venant à recouvrement de la surface (5) au moins partiellement réfléchissante et des moyens (8) de liaison de la paroi (7) transparente ou translucide à ladite surface (5) réfléchissante pour former un panneau de type caisson à fond réfléchissant, la ou chaque cellule (2) photovoltaïque étant disposée à l'intérieur, ou à l'extérieur, du caisson, la surface (4) active de chaque cellule (2) étant, de préférence, disposée parallèle à la paroi (7) transparente ou translucide.
8. Capteur (1) selon la revendication 7, caractérisé en ce que la ou au moins l'une des cellules (2) photovoltaïques est disposée à l'extérieur du caisson et positionnée par sa surface (4) active en appui contre ladite paroi (7) transparente ou translucide.
9. Capteur (1) selon l'une des revendications 1 à 8, caractérisé en ce que la ou au moins l'une des cellules (2) photovoltaïques est disposée à l'intérieur du caisson avec sa surface (4) active tournée vers la surface (5) réfléchissante.
10. Capteur (1) selon l'une des revendications 7 à 9, caractérisé en ce que la paroi (7) transparente ou translucide et/ou les miroirs (3) de la surface (5) réfléchissante sont équipés d'un filtre des longueurs d'ondes du rayonnement solaire non productives pour la conversion photovoltaïque.
11. Capteur (1) selon l'une des revendications 1 à 10, caractérisé en ce que la ou chaque cellule (2) photovoltaïque est protégée sur sa face opposée à sa surface active par un cache (10) ou masque venant à recouvrement de ladite cellule (2) pour limiter l'échauffement de ladite cellule (2).
12. Capteur (1) selon l'une des revendications 1 à 11, caractérisé en ce que chaque cellule (2) est, côté opposé à sa surface (4) 15 active, équipée d'un radiateur (11), de préférence à ailettes.
13. Capteur (1) selon l'une des revendications 1 à 12, caractérisé en ce que chaque cellule (2) est équipée d'une grille (12) de collecte des charges électriques. 20