FR3001480A1

FR3001480A1 - Tuile photovoltaique sur substrat poreux

Info

Publication number: FR3001480A1
Application number: FR1300215A
Authority: FR
Inventors: Jean Baptiste Chevrier; Olivier Salasca; Guy Baret
Original assignee: Luxol Photovoltaics SAS
Current assignee: LUSCOL PHOTOVOLTAICS SN, FR
Priority date: 2013-01-31
Filing date: 2013-01-31
Publication date: 2014-08-01
Anticipated expiration: 2033-01-31
Also published as: FR3001480B1

Abstract

Un procédé de fabrication d'une tuile photovoltaïque comprend les étapes suivantes : prévoir un corps de tuile comprenant une face supérieure et une face inférieure, au moins une portion de la face supérieure présentant des pores ; disposer des cellules photovoltaïques sur ladite portion de la face supérieure ; disposer un couvercle transparent sur le corps de tuile au-dessus des cellules photovoltaïques ; boucher les pores de ladite portion par un premier matériau polymère liquide et électriquement isolant ; injecter un deuxième matériau polymère liquide, transparent et électriquement isolant, dans une cavité définie par le corps de tuile et le couvercle transparent, de manière à encapsuler les cellules photovoltaïques ; et durcir les premier et deuxième matériaux polymères.

Description

TUILE PHOTOVOLTAÏQUE SUR SUBSTRAT POREUX Domaine technique de l'invention L'invention est relative à un élément de toiture en terre cuite, ciment ou 5 béton, et plus particulièrement à une tuile équipée de cellules photovoltaïques. État de la technique Les modules photovoltaïques sont constitués de plusieurs cellules photovoltaïques interconnectées en série. Chaque cellule capte le 10 rayonnement solaire et le convertit en électricité. Les modules photovoltaïques installés en toiture présentent généralement une surface de un à deux mètres carré. Ces grands modules remplacent plusieurs éléments de couverture de type tuile. Les modules photovoltaïques sont classiquement réalisés par encapsulation 15 de cellules en silicium cristallin entre deux substrats : un substrat avant, transparent, en verre ou polymère (polyméthacrylate de méthyle ou polycarbonate) d'épaisseur comprise entre 0,5 mm et 4 mm ou en un composé fluoré d'épaisseur 50 pm à 100 pm. Seuls les substrats épais en verre ou en polymère assurent 20 une protection efficace des cellules en silicium cristallin contre la grêle. un substrat arrière en verre pour réaliser des modules semitransparents ou en polymère. Le substrat arrière est souvent formé par un laminé de plusieurs couches dont la couche externe sert de 25 protection aux rayons ultraviolets et constitue une barrière contre la diffusion de l'eau. Un polymère d'encapsulation, tel qu'un copolymère d'éthylène et d'acétate de vinyle (EVA) ou une résine silicone, remplit l'espace autour des cellules en silicium cristallin entre les substrats avant et arrière.

Des tuiles photovoltaïques de forme et de dimensions identiques à une tuile classique sont également connues. La demande de brevet FR2932832, au nom de la demanderesse, décrit une tuile transparente en verre équipée d'un élément photovoltaïque et de dimensions identiques à une tuile en terre cuite classique. Des tuiles photovoltaïques réalisées en rapportant un petit module photovoltaïque sur un substrat en matériau composite ou polymère ont également été décrites et sont déjà commercialisées. Une tuile photovoltaïque utilisant comme substrat arrière une tuile en terre cuite, ciment ou béton peut être réalisée par report d'un module photovoltaïque préformé sur le substrat arrière. Cependant, cette structure ne s'adapte pas aux formes courbées du substrat lorsque le module photovoltaïque est réalisé avec des cellules en silicium cristallin. En effet, l'adaptation sur un substrat non plan requiert le formage du module photovoltaïque à la forme de la tuile, ce qui entraîne la dégradation et la casse des cellules en silicium cristallin. De plus, le coût de fabrication de cette structure est élevé, car il y a addition du coût du module, du coût de la tuile et du coût du procédé d'assemblage. La figure 1 représente, en vue éclatée, une tuile photovoltaïque classique.

L'élément photovoltaïque est directement formé entre un substrat arrière 1, constitué d'un corps de tuile en terre cuite, en ciment ou en béton, et un substrat avant transparent 5. Pour cela, un assemblage 3 de cellules photovoltaïques interconnectées est placé entre deux feuilles 2 et 4 d'un matériau d'encapsulation qui assure également l'adhésion sur les substrats 1 et 5. Le matériau d'encapsulation est un matériau thermoplastique, notamment un copolymère d'éthylène et acétate de vinyle (EVA) ou un polyvinyle de butyral (PVB). Dans une telle structure, les conducteurs électriques formant les connexions entre cellules et les conducteurs formant les sorties électriques 6 de l'assemblage de cellules peuvent entrer en contact avec le substrat arrière. En effet, lors de l'opération d'encapsulation, l'ensemble formé des substrats avant et arrière, des feuilles adhésives et de l'assemblage de cellules photovoltaïques est chauffé au-delà de la température de ramollissement du polymère. Le fluage du polymère peut permettre aux conducteurs électriques d'entrer en contact avec le substrat arrière. Or, la terre cuite, le ciment ou le béton formant le corps de tuile est un mauvais isolant électrique en présence d'humidité. Des courants de fuite peuvent alors traverser ce corps de tuile et dégrader à terme la qualité des cellules photovoltaïques et des soudures.

Il peut paraître naturel de placer entre les cellules photovoltaïques et le corps de tuile une couche isolante électriquement, telle qu'une feuille en polymère, et dont la température de ramollissement est suffisamment élevée pour ne pas être perforée par les connexions électriques des cellules photovoltaïques lors de l'étape d'encapsulation. Ce type de matériau est notamment utilisé pour les substrats arrière des grands modules. Cependant, cela implique une complexification de la structure, une augmentation du coût des matières constituant la tuile photovoltaïque et une difficulté supplémentaire pour assurer une excellente adhésion entre le corps de tuile et cette feuille polymère.

Le document W02012/064288 résout cette difficulté en modifiant la composition du substrat arrière. Une tuile photovoltaïque est réalisée à partir d'un substrat arrière dans lequel un ciment peut représenter jusqu'à 55% de la masse du substrat. De la silice, des fibres de cellulose et de la wollastonite complètent la composition du substrat. Un assemblage de cellules photovoltaïques est disposé sur le substrat arrière et encapsulé entre deux feuilles de polymère. Ces deux feuilles assurent pour l'une l'adhésion avec le substrat arrière et pour l'autre l'adhésion de l'assemblage photovoltaïque avec un substrat avant. Cette composition rend le substrat arrière électriquement isolant, mais 25 représente un surcoût par rapport aux tuiles de couverture industrielles. La tuile photovoltaïque obtenue avec ce type de substrat arrière n'est donc pas intéressante économiquement. Résumé de l'invention L'invention vise la réalisation d'une tuile photovoltaïque simple et 30 économique à partir d'un substrat arrière en terre cuite, en ciment ou en béton, et a pour but d'éviter les courants de fuite à travers un tel substrat.

Selon l'invention, on tend vers ces objectifs à l'aide d'un procédé de fabrication d'une tuile photovoltaïque comprenant les étapes suivantes : - prévoir un corps de tuile comprenant une face supérieure et une face inférieure, au moins une portion de la face supérieure présentant des 5 pores ; - disposer des cellules photovoltaïques sur ladite portion de la face supérieure ; - disposer un couvercle transparent sur le corps de tuile au-dessus des cellules photovoltaïques 10 - boucher les pores de ladite portion par un premier matériau polymère liquide et électriquement isolant ; - injecter un deuxième matériau polymère liquide, transparent et électriquement isolant, dans une cavité définie par le corps de tuile et le couvercle transparent, de manière à encapsuler les cellules 15 photovoltaïques ; et - durcir les premier et deuxième matériaux polymères. Selon un développement de l'invention, l'injection du deuxième matériau polymère est réalisée au travers d'un orifice traversant ménagé dans le corps de tuile entre la face inférieure et la face supérieure. 20 Selon un autre développement de l'invention, la face supérieure du corps de tuile est pourvue d'un grillage en un matériau électriquement isolant et formant un réseau de pores. Selon un premier mode de réalisation de l'invention, les premier et deuxième matériaux polymères sont de même nature et injectés simultanément dans la 25 cavité définie par le corps de tuile et le couvercle transparent, après avoir disposé les cellules photovoltaïques sur ladite portion de la face supérieure. Le procédé comprend, de préférence, une étape de mise sous vide de la cavité pour vider les pores de ladite portion avant l'étape d'injection des premier et deuxième matériaux polymères.

Selon un deuxième mode de réalisation de l'invention, les cellules photovoltaïques et le couvercle transparent sont disposés sur le corps de tuile après le bouchage des pores par le premier matériau polymère. Le bouchage des pores peut être obtenu en déposant une feuille de matériau 5 polymère thermoplastique sur ladite portion et en chauffant le matériau polymère thermoplastique. L'invention vise également une tuile photovoltaïque comprenant un corps de tuile, des cellules photovoltaïques et une couche d'encapsulation des cellules photovoltaïques. Une portion supérieure du corps de tuile, située en 10 regard des cellules photovoltaïques, comporte des pores remplis d'un matériau polymère électriquement isolant. Le corps de tuile est avantageusement en terre cuite, en ciment ou en béton. Selon un développement de l'invention, la portion supérieure du corps de tuile comporte un grillage en un matériau électriquement isolant et dont les 15 pores sont remplis d'un matériau polymère électriquement isolant. La portion supérieure du corps de tuile comportant des pores remplis d'un matériau polymère électriquement isolant a, de préférence, une épaisseur comprise entre 0,3 mm et 3 mm. De préférence, un joint est disposé à la périphérie de la couche 20 d'encapsulation et un couvercle transparent recouvre le joint et la couche d'encapsulation. Selon un développement de l'invention, le corps de tuile est traversé entre une face inférieure et une face supérieure par un orifice et des fils de connexion électrique des cellules photovoltaïques débouchent de cet orifice. 25 Description sommaire des dessins D'autres avantages et caractéristiques ressortiront plus clairement de la description qui va suivre de modes particuliers de réalisation donnés à titre d'exemples non limitatifs et illustrés à l'aide des dessins annexés, dans lesquels : - la figure 1 est une vue éclatée d'une tuile photovoltaïque selon l'art antérieur ; les figures 2, 4, 6 et 8 représentent en coupe des étapes de fabrication d'une tuile photovoltaïque selon l'invention, d'après un premier mode de réalisation ; les figures 3, 5 et 7 sont des vues de dessus de la tuile photovoltaïque, respectivement lors des étapes de fabrication des figures 2, 4 et 6; les figures 9 à 12 représentent en coupe des étapes de fabrication d'une tuile photovoltaïque selon l'invention, d'après un deuxième mode de réalisation ; les figures 13 et 14 représentent en coupe des étapes de fabrication d'une tuile photovoltaïque selon l'invention, d'après une variante de réalisation ; les figures 15 et 16 représentent en coupe des étapes de fabrication d'une tuile photovoltaïque selon l'invention, d'après une autre variante de réalisation ; - les figures 17 à 19 représentent en coupe des étapes de fabrication d'un premier exemple de tuile photovoltaïque selon l'invention ; et - les figures 20 à 21 représentent en coupe des étapes de fabrication d'un deuxième exemple de tuile photovoltaïque selon l'invention. Description d'un mode de réalisation préféré de l'invention L'invention consiste à réaliser une tuile photovoltaïque en utilisant comme substrat arrière un corps de tuile poreux, par exemple en terre cuite, en ciment ou en béton, et à boucher les pores d'une portion supérieure du corps de tuile sur laquelle sont disposées des cellules photovoltaïques. Ainsi, les courants de fuite à travers le corps de tuile sont évités. Ce type de substrat est disponible commercialement à bas coût et en grand volume, ce qui permet l'obtention d'une tuile photovoltaïque bon marché.

Selon un premier mode de réalisation de l'invention schématisé par les figures 2 à 8, la tuile photovoltaïque est réalisée à partir d'un corps de tuile 10 en terre cuite, en ciment ou en béton, typiquement d'épaisseur comprise entre 10 mm et 30 mm. Le corps de tuile est percé d'un trou 11, de sa face supérieure à sa face inférieure. Le corps de tuile est, de préférence, équipé d'une boîte de jonction 30 qui est collée sous le corps de tuile. Cette boîte de jonction est munie de deux câbles, chacun terminé par un connecteur 31. Un élément photovoltaïque 12 est rapporté sur la face supérieure du corps de tuile 10 (figures 4 et 5). L'élément photovoltaïque 12 est un assemblage de cellules photovoltaïques interconnectées électriquement. Les sorties électriques 13 de l'assemblage de cellules sont introduites dans le perçage 11 et connectées à la boîte de jonction. A la figure 6, un joint de liaison 14 est déposé à la périphérie de l'élément photovoltaïque 12, puis un couvercle 15 transparent au rayonnement solaire est positionné sur le corps de tuile en contact avec le joint de liaison 14. Le joint de liaison 14 assure une adhésion forte et durable du couvercle sur le corps de tuile, créant ainsi une cavité étanche autour de l'élément photovoltaïque. Le joint de liaison 14 est, de préférence, en un polymère réticulable, par exemple un silicone, un silicone modifié connu sous le nom de MS Polymère (« Modified Silicone Polymer » en anglais), un polymère acrylique ou un polyuréthane. A l'étape de la figure 8, un matériau polymère liquide, transparent et électriquement isolant est introduit par le perçage 11 dans le volume 16 délimité par le corps de tuile 10, le couvercle 14 et le joint de liaison 14. Ce matériau polymère est, de préférence, une composition silicone liquide réticulable. Après réticulation, ce matériau polymère comble la porosité de surface du corps de tuile et crée ainsi une couche 17 électriquement isolante et indéformable à la surface du corps de tuile en regard de l'élément photovoltaïque. La portion supérieure du corps de tuile, dont les pores sont bouchés par le matériau polymère a, de préférence, une épaisseur comprise entre 0,3 mm et 3 mm.

La couche isolante 17 est avantageusement constituée d'une partie qui comble la porosité ouverte du corps de tuile, sur une épaisseur comprise entre 0,3 mm et 1 mm, et d'une autre partie située au-dessus de la surface du corps de tuile et d'épaisseur comprise entre 0,2 mm et 1 mm.

L'indéformabilité de la couche isolante 17 interdit aux conducteurs d'interconnexion de l'élément photovoltaïque 12 d'entrer en contact avec la partie sous-jacente du corps de tuile 10. L'établissement d'un courant de fuite à travers la couche 17 et le corps de tuile 10 est alors impossible. Le matériau polymère liquide et transparent assure l'encapsulation de l'assemblage 12 de cellules photovoltaïques en remplissant le volume libre 16 entre la couche 17 et le couvercle 15. Il assure également la liaison mécanique entre le corps de tuile 10 et l'élément photovoltaïque 12 d'une part, et entre le couvercle 15 et l'élément photovoltaïque 12 d'autre part. Avantageusement, le remplissage des pores est amélioré en plaçant sous vide l'ensemble formé du corps de tuile 10, de l'élément photovoltaïque 12 et du couvercle 15, le volume étant fermé par le joint de liaison 14. L'atmosphère présente dans ce volume est évacuée par l'intermédiaire du perçage 11 dans le corps de tuile, de préférence jusqu'à obtenir une pression résiduelle inférieure à 100 millibars. L'introduction du matériau polymère liquide par le perçage 11, puis la remise à la pression atmosphérique de l'ensemble, force le matériau polymère liquide à remplir la porosité de surface du corps de tuile. Après réticulation du matériau polymère dans le volume 16, la couche isolante 17 formée à la partie supérieure du corps de tuile est dense, sans 25 porosité résiduelle, ce qui lui confère une grande résistance électrique. Les figures 9 à 12 représentent un deuxième mode de réalisation de tuile photovoltaïque selon l'invention. Le corps de tuile 10 comporte avantageusement à sa périphérie une partie surélevée destinée à contenir un polymère liquide. La partie basse, au 30 centre, est destinée à recevoir l'élément photovoltaïque.

Un premier matériau polymère liquide est déposé sur la face supérieure du corps de tuile 10, sur la surface destinée à recevoir l'élément photovoltaïque (figure 10). Ce premier matériau polymère est un polymère présentant dans certaines conditions une phase à faible viscosité, typiquement inférieure à 100 Pa.s, par exemple une résine silicone liquide à température ambiante et réticulable ou un polymère thermoplastique dont la viscosité est inférieure à 100 Pa.s à une température inférieure à 200 °C. Dans ce mode de réalisation, après dépôt du premier polymère, le corps de tuile 10 est placé dans une atmosphère à faible pression, de préférence inférieure à 100 millibars, pour extraire l'air présent dans la porosité ouverte de surface. Le corps de tuile est ensuite ramené à la pression atmosphérique pour forcer le remplissage total de cette porosité avec le premier polymère. Un traitement thermique assure le durcissement de ce premier matériau polymère formant ainsi la couche isolante 17.

A l'étape de la figure 11, l'élément photovoltaïque 12 est ensuite disposé sur la couche isolante 17. Les sorties électriques 13 traversent le corps de tuile 10 par le perçage 11. Le couvercle transparent 15 est plaqué contre la partie surélevée du corps de tuile. A l'étape de la figure 12, un second matériau polymère, liquide et transparent est injecté dans le volume 16 situé entre la couche 17 et le couvercle 15 par l'intermédiaire du perçage 11. Un second traitement thermique assure la réticulation de ce second matériau polymère. La couche 17 assure une isolation électrique totale entre l'élément photovoltaïque 12 et le corps de tuile 10.

Selon une variante de réalisation de l'invention schématisée par les figures 13 et 14, la face supérieure du corps de tuile 10 est pourvue d'un grillage 18 constituant un réseau de pores. Les pores sont formés par les mailles du grillage 18 et ont, de préférence, des dimensions comprises entre 0,2 mm et 5 mm. Le corps de tuile 10 est, de préférence, percé d'un trou 11.

A l'étape de la figure 13, le grillage 18 réalisé en un matériau électriquement isolant, par exemple des fibres de verre, un polyamide ou un polypropylène, est déposé sur la face supérieure du corps de tuile 10, et plus particulièrement dans la surface destinée à recevoir l'élément photovoltaïque. Les étapes suivantes du procédé sont similaires à celles décrites en relation avec les figures 4, 6 et 8. Elles sont reprises ci-dessous en référence à la 5 figure 14. Sur la figure 14, un élément photovoltaïque 12 est rapporté sur le grillage. Un joint de liaison 14 est déposé à la périphérie de l'élément photovoltaïque 12. Puis, un couvercle transparent 15 est positionné sur le corps de tuile. Le joint de liaison 14 assure une adhésion forte et durable du couvercle sur le corps 10 de tuile et crée une cavité étanche autour de l'élément photovoltaïque. L'ensemble formé du corps de tuile 10, de l'élément photovoltaïque 12, du joint de liaison 14 et du couvercle 15 est placé dans une chambre à faible pression, de préférence inférieure à 100 millibars, pour évacuer l'atmosphère présente dans la cavité par l'intermédiaire du perçage 11 dans le corps de 15 tuile. Un matériau polymère liquide, transparent et électriquement isolant est introduit par le perçage 11 dans le volume délimité par le corps de tuile 10, le couvercle 15 et le joint de liaison 14. La remise à la pression atmosphérique de l'ensemble force le matériau 20 polymère liquide à remplir la porosité du grillage, les pores de la face supérieure du corps de tuile sous-jacent, ainsi que le volume 16 autour de l'élément photovoltaïque 12. Après réticulation du matériau polymère, le grillage et le matériau polymère ayant comblé les porosités du grillage et de la face supérieure du corps de 25 tuile forment la couche diélectrique 19. Cette couche 19 est dense, sans porosité résiduelle, ce qui lui confère une grande résistance électrique. L'établissement d'un courant de fuite à travers la couche 19 et le corps de tuile est alors impossible. Le matériau polymère dans le volume 16 assure également l'encapsulation de l'assemblage de cellules photovoltaïques. 30 Dans la variante des figures 13 et 14, le grillage 18 a pour objet de renforcer la porosité du corps de tuile. Le grillage 18 possède des pores plus gros que les pores en surface du corps de tuile. Les pores du grillage 18 sont plus faciles à remplir par le polymère liquide. En migrant à travers la porosité du grillage vers le corps de tuile sous-jacent, le matériau polymère assure une liaison mécanique forte entre le corps de tuile 10 et le grillage18. Les figures 15 et 16 représentent une autre variante de réalisation d'une tuile 5 photovoltaïque sur substrat poreux. La face supérieure du corps de tuile 10 est pourvue d'un grillage 18 sur la surface destinée à recevoir l'élément photovoltaïque. Le grillage 18 constitue un réseau de pores. Les pores sont formés par les mailles du grillage 18 et ont, de préférence, des dimensions comprises entre 0,2 mm et 5 mm. Une 10 feuille 20 d'un premier matériau polymère est déposée à la surface du grillage 18 (figure 15). Ce premier matériau polymère est un polymère thermoplastique présentant dans certaines conditions une phase à faible viscosité, par exemple inférieure à 100 Pa.s à une température inférieure à 200°C. 15 Dans cette variante de réalisation, après dépôt de la feuille 20 en polymère thermoplastique, le corps de tuile 10 est chauffé, de préférence à 170 °C sous une atmosphère à pression réduite, avantageusement inférieure à 100 millibars. Le premier polymère thermoplastique 20 atteint alors une phase de faible viscosité et comble totalement les pores du grillage 18. 20 L'ensemble du corps de tuile 10, du grillage 18 et du polymère thermoplastique 20 est ensuite ramené à la pression atmosphérique. Le polymère thermoplastique, à l'état visqueux, migre alors dans les pores du corps de tuile 10. Après refroidissement, le grillage 18 et le polymère thermoplastique 20 forment sur la surface du corps de tuile une couche 25 isolante 19 comme représenté en figure 16. Selon la figure 16, l'élément photovoltaïque 12 est ensuite disposé sur la couche isolante 19. Les sorties électriques 13 traversent le corps de tuile 10 par le perçage 11. Le couvercle transparent 15 est rapporté sur le corps de tuile et l'élément photovoltaïque. Le second matériau polymère est injecté 30 dans le volume 16 situé entre la couche 19 et le couvercle 15 par l'intermédiaire du perçage 11. Un second traitement thermique assure la réticulation de ce second matériau polymère.

La couche isolante 19 assure une isolation électrique totale entre l'élément photovoltaïque et le corps de tuile. Exemple 1 Dans un premier exemple de mise en oeuvre de l'invention, on prévoit un corps de tuile 10 en terre cuite d'aire 0,1 m2, soit 10 tuiles au m2, et d'épaisseur 12 mm. Ce corps de tuile 10 est percé d'un trou 11 et équipé d'une boîte de jonction 30 collée à la face inférieure du corps de tuile, comme représenté en figure 17. La boîte de jonction comporte une diode de by-pass et deux câbles, chacun relié à un connecteur.

Le corps de tuile 10 contient à sa périphérie une partie surélevée destinée à contenir un polymère liquide. La partie basse au centre est destinée à recevoir l'élément photovoltaïque. Le perçage 11 est temporairement bouché avec une mousse plastique 21. Un premier polymère liquide constitué d'une résine silicone bi-composants est déposé en une couche 22 d'épaisseur 0,7 mm sur la surface du corps de tuile 10. Cette résine silicone bi-composants est obtenue par mélange de deux composants liquides en quantités égales. Cette résine est chargée en noir de carbone en quantité égale à 2 % de la masse totale de la résine. Elle est donc de couleur noire.

Par chauffage à 60 °C pendant 10 minutes, le premier polymère liquide réticule totalement et forme la couche diélectrique 17, comme représenté en figure 18. La couche 17 est constituée d'une partie qui comble la porosité du corps de tuile sur une épaisseur de 0,4 mm et d'une autre partie au-dessus de la surface du corps de tuile d'épaisseur 0,5 mm. La mousse plastique 21 est retirée du trou 11 et la couche 17 est percée en continuité avec le trou 11. Un élément photovoltaïque 12 formé par mise en série de 10 cellules en silicium polycristallin de 39 x 156 mm2 est ensuite rapporté sur la couche diélectrique 17. Ses sorties électriques 13 sont soudées dans la boîte de 30 jonction.

Un joint de collage 14 constitué d'une résine silicone bi-composants est déposé sur la surface du corps de tuile à la périphérie de la couche 17, sur la partie surélevée du corps de tuile. Cette résine silicone bi-composants est obtenue par mélange à 90 % en masse d'un composant noir de viscosité 1000 Pa.s et à 10 % en masse d'un composant blanc de viscosité 400 Pa.s. Comme représenté en figure 19, un couvercle 15 formé d'une plaque de polymétacrylate de méthyle (PMMA) de 240 x 400 mm2 et d'épaisseur 3 mm est ensuite positionné sur le corps de tuile 10. Le joint de liaison 14 assure une adhésion forte et durable du couvercle 15 sur le corps de tuile 10 et crée un volume 16 autour de l'élément photovoltaïque 12. Un second matériau polymère liquide constitué d'une résine transparente silicone bi-composants est introduit par le perçage 11 dans le volume 16 délimité par le corps de tuile 10, le couvercle 15 et le joint de liaison 14. Cette résine silicone bi-composants est obtenue par mélange à 50 % en masse d'un premier composant de viscosité 900 mPa.s et à 50 % en masse d'un deuxième composant de viscosité 1000 mPa.s. Le mélange de viscosité 920 mPa.s à 20 °C réticule en 8 minutes à la température de 70 °C. Après réticulation à 70 °C pendant 10 minutes, ce second matériau polymère encapsule de manière durable l'assemblage photovoltaïque 12. Enfin, la 20 boîte de jonction est fermée par un couvercle. Une mesure de la résistance électrique entre l'assemblage photovoltaïque et l'extérieur peut être réalisée en plongeant l'ensemble de la tuile photovoltaïque ainsi formée dans une solution aqueuse rendue conductrice par dissolution de chlorure de sodium à 10 grammes par litre et en mesurant 25 le courant de fuite entre l'assemblage photovoltaïque et la solution aqueuse. La résistance mesurée sous une tension de 1000 V est d'au moins 2 GO. Le courant de fuite à travers la couche 17 et le corps de tuile 10 est donc tout à fait négligeable. Exemple 2 30 Dans un deuxième exemple de mise en oeuvre de l'invention, un corps de tuile 10 en ciment d'aire 0,1 m2, soit 10 tuiles au m2, d'épaisseur 14 mm, est percé d'un trou 11. Le perçage 11 est temporairement bouché avec un insert métallique 21 (figure 20). Le corps de tuile 10 est équipé d'une boîte de jonction 30 collée à la face inférieure du corps de tuile comme représenté en figure 20. La boîte de jonction comporte une diode de by-pass et deux câbles, chacun relié à un connecteur.

Un grillage 18 en polyamide noir formé de fils de 0,38 mm de diamètre et au pas carré de 2 mm est ensuite déposé sur la partie de la surface du corps de tuile 10 destinée à recevoir l'élément photovoltaïque. Des pores de 1,6 mm par 1,6 mm sont ainsi formés sur cette partie de la surface du corps de tuile 10. La porosité apportée par ce grillage 18 a pour effet d'augmenter la porosité en surface du corps de tuile 10. Sur la figure 20, un premier polymère thermoplastique constitué d'une feuille 20 d'épaisseur 0,5 mm est déposé sur le grillage 18. Ce premier polymère thermoplastique est un copolymère d'éthylène et acétate de vinyle (EVA) dont la viscosité est de 80 Pa.s à la température de 170 °C.

L'ensemble du corps de tuile 10, du grillage 18 et de la feuille 20 est ensuite chauffé à 170 °C sous une atmosphère d'air à une pression d'air de 20 millibars. Le premier polymère thermoplastique atteint une phase de basse viscosité et comble totalement les pores du grillage. L'ensemble du corps de tuile, du grillage et du polymère thermoplastique est ensuite ramené à la pression atmosphérique. Le polymère thermoplastique, devenu liquide, migre alors à travers le grillage 18 pour combler les pores du corps de tuile 10. Après refroidissement, le grillage et le polymère thermoplastique forment sur la surface du corps de tuile une couche isolante 19 comme représenté en figure 21. Cette couche isolante est constituée d'une première partie qui comble la porosité ouverte du corps de tuile 10 sur une épaisseur de 0,2 mm et d'une seconde partie qui comble les ouvertures du grillage et dont l'épaisseur est égale à celle du grillage, soit 0,4 mm. L'insert 21 qui obture le trou 11 est retiré et la continuité du trou 11 à travers la couche 19 est rétablie. Sur la figure 21, un élément photovoltaïque 12 formé par mise en série de 14 cellules en silicium polycristallin de 39 x 156 mm2 est ensuite rapporté sur la couche isolante 19. Ses sorties électriques 13 traversent le corps de tuile par le trou 11. Un joint de collage 14 constitué d'un silicone modifié (MSPolymer) est déposé sur la surface du corps de tuile à la périphérie de la couche 19. Ce polymère est préparé par mélange à 90 % en masse d'un premier composant noir de viscosité 1000 Pa.s et à 10 % en masse d'un deuxième composant blanc de viscosité 400 Pa.s. Ce polymère réticule en cinq minutes à la température ambiante. Un couvercle 15 formé d'une plaque de polymétacrylate de méthyle (PMMA) de 295 x 340 mm2 et d'épaisseur 2,5 mm est alors positionné sur le corps de tuile. Après réticulation à 50 °C, le joint de liaison 14 assure une adhésion forte et durable du couvercle 15 sur le corps de tuile 10 et crée un volume autour de l'élément photovoltaïque 12. Un second matériau polymère liquide constitué d'une résine silicone transparente bi-composants est introduit par le perçage 11 dans le volume 16 délimité par le corps de tuile 10, le couvercle 15 et le joint de liaison 14. Cette résine silicone bi-composants est obtenue par mélange à 90 % en masse d'un premier composant de viscosité 300 mPa.s et à 10 % en masse d'un deuxième composant de viscosité 150 mPa.s. Le mélange de viscosité 260 mPa.s réticule en 15 minutes à la température de 60 °C. Après réticulation à 65°C pendant 15 minutes, ce second matériau polymère 20 encapsule de manière durable l'assemblage photovoltaïque 12 et assure la liaison mécanique entre la couche 19, l'élément photovoltaïque 12 et le couvercle 15. Les sorties électriques 13 de l'élément photovoltaïque 12 sont soudées dans la boîte de jonction 30. Enfin, la boîte de jonction est fermée par un 25 couvercle. Une mesure de la résistance électrique entre l'assemblage photovoltaïque est l'extérieur peut être réalisée en plongeant l'ensemble de la tuile photovoltaïque ainsi formée dans une solution aqueuse rendue conductrice par dissolution de chlorure de sodium à 10 grammes par litre et en mesurant 30 le courant de fuite entre l'assemblage photovoltaïque et la solution aqueuse. La résistance mesurée sous une tension de 1000 Volts est d'au moins 4 GO. Le courant de fuite à travers la couche 19 et le corps de tuile 10 est donc tout à fait négligeable.

De nombreuses variantes et modifications de la tuile photovoltaïque sur substrat poreux apparaîtront à l'homme de l'art. En particulier, le procédé de fabrication décrit ci-dessus peut aussi bien être mis en oeuvre avec un substrat poreux plan, qu'avec un substrat poreux galbé.5

Claims

REVENDICATIONS1. Procédé de fabrication d'une tuile photovoltaïque comprenant les étapes suivantes : prévoir un corps de tuile (10) comprenant une face supérieure et une face inférieure, au moins une portion de la face supérieure présentant des pores ; disposer des cellules photovoltaïques (12) sur ladite portion de la face supérieure ; - disposer un couvercle transparent (15) sur le corps de tuile au- dessus des cellules photovoltaïques ; - boucher les pores de ladite portion par un premier matériau polymère liquide et électriquement isolant ; injecter un deuxième matériau polymère liquide, transparent et électriquement isolant, dans une cavité (16) définie par le corps de tuile (10) et le couvercle transparent (15), de manière à encapsuler les cellules photovoltaïques (12) ; et durcir les premier et deuxième matériaux polymères.
2. Procédé selon la revendication 1, dans lequel l'injection du deuxième matériau polymère est réalisée au travers d'un orifice (11) traversant ménagé dans le corps de tuile (10) entre la face inférieure et la face supérieure.
3. Procédé selon l'une des revendications 1 et 2, dans lequel la face supérieure du corps de tuile (10) est pourvue d'un grillage (18) en un matériau électriquement isolant et formant un réseau de pores.
4. Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, dans lequel les premier et deuxième matériaux polymères sont de même nature et injectés simultanément dans la cavité (16) définie par le corps de tuile (10) et le couvercle transparent (15), après avoir disposé les cellules photovoltaïques (12) sur ladite portion de la face supérieure.
5. Procédé selon la revendication 4, comprenant, avant l'étape d'injection des premier et deuxième matériaux polymères, une étape de mise sous vide de la cavité (16) pour vider les pores de ladite portion.
6. Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, dans lequel les cellules photovoltaïques (12) et le couvercle transparent (15) sont disposés sur le corps de tuile (10) après le bouchage des pores par le premier matériau polymère.
7. Procédé selon la revendication 6, dans lequel le bouchage des pores est obtenu en déposant une feuille (20) de matériau polymère thermoplastique sur ladite portion et en chauffant le matériau polymère thermoplastique.
8. Tuile photovoltaïque comprenant un corps de tuile (10), des cellules photovoltaïques (12) et une couche d'encapsulation des cellules photovoltaïques, caractérisée en ce qu'une portion supérieure du corps de tuile, située en regard des cellules photovoltaïques, comporte des pores remplis d'un matériau polymère électriquement isolant.
9. Tuile selon la revendication 8, dans laquelle le corps de tuile (10) est en terre cuite, ciment ou béton.
10.Tuile selon la revendication 9, dans laquelle la portion supérieure du corps de tuile (10) comporte un grillage (18) en un matériau électriquement isolant.
11.Tuile selon l'une quelconque des revendications 8 à 10, dans laquelle la portion supérieure a une épaisseur comprise entre 0,3 mm et 3 mm.
12.Tuile selon l'une quelconque des revendications 8 à 11, comprenant un joint (14) à la périphérie de la couche d'encapsulation et un couvercle transparent (15) recouvrant le joint et la couche d'encapsulation.
13.Tuile selon l'une quelconque des revendications 8 à 12, comprenant un orifice (11) traversant le corps de tuile, entre une face inférieure et une face supérieure du corps de tuile (10), et des fils (13) de connexion électrique des cellules photovoltaïques débouchant de l'orifice.