FR3027750A1 - PHOTOVOLTAIC MODULE FORMING THERMAL DISSIPATOR FOR AN ELECTRONIC COMPONENT - Google Patents

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Abstract

Un dispositif comprend un module photovoltaïque ayant des cellules photovoltaïques (14) et au moins un composant électronique ou électrique(24). Chaque composant (24) est électriquement isolé des cellules photovoltaïques (14) et est fixé sur une face d'une des cellules photovoltaïques (14) au moyen d'une colle (68) électriquement isolante et conductrice thermique, le chemin de plus faible résistance thermique entre le composant (24) et la cellule photovoltaïque (14) sur laquelle le composant est fixé comprenant ladite colle.A device comprises a photovoltaic module having photovoltaic cells (14) and at least one electronic or electrical component (24). Each component (24) is electrically isolated from the photovoltaic cells (14) and is fixed on one side of one of the photovoltaic cells (14) by means of an electrically insulating and thermally conductive adhesive (68), the path of lower resistance between the component (24) and the photovoltaic cell (14) on which the component is attached comprising said adhesive.

Description

MODULE PHOTOVOLTAÏQUE FORMANT DISSIPATEUR THERMIQUE POUR UN COMPOSANT ELECTRONIQUE DOMAINE DE L'INVENTION L'invention a trait au domaine des modules photovoltaïques, et plus particulièrement des dispositifs comportant un module photovoltaïque et un composant électronique. L'invention trouve particulièrement application dans les dispositifs d'éclairage, notamment les lampadaires autonomes.FIELD OF THE INVENTION The invention relates to the field of photovoltaic modules, and more particularly to devices comprising a photovoltaic module and an electronic component. The invention is particularly applicable in lighting devices, including stand-alone street lights.

ETAT DE LA TECHNIQUE En se référant à la figure 1, un lampadaire autonome de l'état de la technique comprend un module photovoltaïque 10, un bloc lumineux 12, indépendant du module 10, et un circuit électrique (non représenté) pour stocker l'énergie électrique produite par le module photovoltaïque 10 et pour alimenter le bloc lumineux 12 en énergie électrique. Le module photovoltaïque 10, dont la face avant recevant la lumière est illustrée à la figure 1, comprend : - des cellules photovoltaïques 14 par exemple à base de silicium cristallin, par exemple polycristallin ou monocristallin, les cellules étant à homojonction ou hétérojonction ou des cellules de type couches minces à base de silicium amorphe CdTe ou CIGS - des électrodes 16 de collecte du courant électrique produit par les cellules, par exemple sous la forme de rubans de cuivre, brasé aux cellules 14, par exemple au moyen d'un matériau de brasure; - des pistes de connexions électriques 18, 20 connectées aux électrodes 16 pour délivrer le courant produit par les cellules 14 à l'extérieur du module 10, par exemple des rubans de cuivre; et - un matériau de protection transparent 22 encapsulant les cellules 14, les électrodes 16 et les connexions 18, 20, par exemple en verre. Le matériau de protection est par exemple constitué de deux plaques collées l'une à l'autre, avec éventuellement l'aide d'un encapsulant en polymère.STATE OF THE ART Referring to FIG. 1, an autonomous lamp post of the state of the art comprises a photovoltaic module 10, a light block 12, independent of the module 10, and an electrical circuit (not shown) for storing the electrical energy produced by the photovoltaic module 10 and to supply the light block 12 with electrical energy. The photovoltaic module 10, whose front face receiving the light is illustrated in FIG. 1, comprises: photovoltaic cells 14 for example based on crystalline silicon, for example polycrystalline or monocrystalline, the cells being at homojunction or heterojunction or cells CdTe or CIGS amorphous silicon thin film type electrodes 16 for collecting the electric current produced by the cells, for example in the form of copper strips, soldered to the cells 14, for example by means of a material of solder; electrical connection tracks 18, 20 connected to the electrodes 16 for delivering the current produced by the cells 14 to the outside of the module 10, for example copper strips; and a transparent protective material 22 encapsulating the cells 14, the electrodes 16 and the connections 18, 20, for example made of glass. The protective material consists for example of two plates bonded to each other, possibly with the aid of a polymer encapsulant.

Le bloc lumineux 12 comprend quant à lui un ensemble de circuit lumineux 24, notamment des photodiodes ou LEDs, déposées au contact d'un dissipateur de chaleur 26 et connectées électriquement à des pistes électriques 28 pour leur alimentation électrique.The light block 12 comprises a set of light circuit 24, including photodiodes or LEDs, deposited in contact with a heat sink 26 and electrically connected to the electrical tracks 28 for their power supply.

Le dissipateur thermique 26, qui a pour fonction d'évacuer la chaleur produite par les LEDs et ainsi limiter la surchauffe de celles-ci, est usuellement réalisé en un matériau à forte conduction thermique, par exemple en métal, et présente une épaisseur importante.The heat sink 26, whose function is to evacuate the heat produced by the LEDs and thus limit the overheating thereof, is usually made of a high thermal conduction material, for example metal, and has a large thickness.

La conception et la fabrication indépendantes du module photovoltaïque 10 et du bloc lumineux 12 implique cependant de prévoir deux espaces distincts respectifs pour le module et le bloc. Il convient en effet d'éviter : - que le bloc lumineux ne masque la lumière incidente sur le module photovoltaïque. Le bloc lumineux est ainsi disposé soit à côté du module, impliquant un lampadaire de surface importante, soit sous le module, ce qui limite l'emploi d'un module bifacial captant la lumière par ses deux faces ; - que le bloc lumineux n'influence la température du module photovoltaïque. En effet, l'efficacité d'un module photovoltaïque dépend de la température des cellules photovoltaïques ; et - les courts-circuits électriques entre ces deux éléments. De fait, un lampadaire de ce type est usuellement encombrant. Bien qu'il ait été décrit un lampadaire autonome, les problèmes décrits ci-dessus se posent en des termes similaires dès lors qu'il s'agit de combiner un module photovoltaïque avec un composant électronique ou électrique (LED, transistor, résistance électrique, etc...). EXPOSE DE L'INVENTION Le but de la présente invention est de proposer un dispositif combinant un module photovoltaïque et un composant électronique ou électrique remédiant aux inconvénients de l'art antérieur et qui soit notamment compact. A cet effet, l'invention a pour objet un dispositif comprenant un module photovoltaïque ayant des cellules photovoltaïques et au moins un composant électronique ou électrique, chaque composant électronique ou électrique étant électriquement isolé des cellules photovoltaïques et fixé sur une face d'une des cellules photovoltaïques au moyen d'une colle électriquement isolante et conductrice thermique, le chemin de plus faible résistance thermique entre le composant électronique ou électrique et la cellule photovoltaïque sur laquelle le composant est fixé comprenant ladite colle.35 L'invention a également pour objet un dispositif comprenant un module photovoltaïque ayant des cellules photovoltaïques et au moins un composant électronique ou électrique, chaque composant électronique ou électrique étant électriquement isolé des cellules photovoltaïques et fixé sur une face d'une des cellules photovoltaïques au moyen d'une colle électriquement isolante et conductrice thermique, la conductivité thermique de la colle étant comprise entre 1 W/m.K (Watt par mètre Kelvin) et 10 W/m.K. En d'autres termes, les inventeurs ont constaté qu'une cellule photovoltaïque présente des caractéristiques thermiques suffisantes pour être utilisée en tant que dissipateur thermique, par exemple dans le cas de LEDs. Notamment, une cellule photovoltaïque convertit une part mineure de l'éclairement qu'elle reçoit en électricité. La majeure partie de l'éclairement est alors dissipée en chaleur sans élévation importante de la température. De préférence, le composant électrique ou électronique est en fonctionnement lorsque l'irradiance sur la cellule photovoltaïque est inférieure à inférieur à 200W/m2, de préférence inférieure à 100W/m2, plus particulièrement inférieure à 50W/m2, voir proche de 0 (ce qui correspond à la nuit). Dans un mode de réalisation, le dispositif est pouru d'un capteur mesurant l'irradiance et un circuit de contrôle du fonctionnement du composant qui permet à celui-ci de fonctionner lorsque l'irradiance mesurée est inférieure au seuil décrit ci-dessus. Selon des modes de réalisation de l'invention, le dispositif comporte une ou plusieurs des caractéristiques suivantes : - la face de la cellule comporte un trou ayant des parois délimitant une cavité, lesdites parois étant recouverte d'une couche de matériau électriquement isolant, et le composant étant logé dans la cavité, et au moins un conducteur métallique est disposé sur la face de la cellule, isolé électriquement de cette dernière et comporte une portion dénudée fixée au composant électronique, ladite portion dénudée étant fixée à la face de la cellule par la colle ; - le composant électronique est collé sur la face de la cellule par la colle ; - la face de la cellule est la face avant ou la face arrière de la cellule ; - la colle est une colle en silicone du type à vulcanisation à température ambiante thermiquement conductrice ; - la colle est une colle époxy ; - la cellule photovoltaïque comporte une couche de silicium cristallin d'une épaisseur supérieure à 50 micromètres ; - le dispositif est un lampadaire, et le composant électronique est une diode électroluminescente ; - le dispositif comprend plusieurs composants électroniques ou électriques fixés sur une face d'une cellule photovoltaïque. L'invention a également pour objet un procédé de fabrication d'un dispositif un module photovoltaïque ayant des cellules photovoltaïques et au moins un composant électronique ou électrique, chaque composant étant électriquement isolé des cellules photovoltaïques, le procédé comportant la fixation du composant à une face d'une des cellules photovoltaïques au moyen d'une colle électriquement isolante et conductrice thermique, de manière à définir un chemin de plus faible résistance thermique entre le composant électronique et la cellule photovoltaïque sur laquelle le composant est fixé, ledit chemin comprenant ladite colle. BREVE DESCRIPTION DES FIGURES L'invention sera mieux comprise à la lecture de la description qui va suivre, donnée uniquement à titre d'exemple, et réalisée en relation avec les dessins annexés, dans lesquels des références identiques désignent des éléments identiques ou analogues, et dans lesquels : - la figure 1 est une vue de dessus d'un module photovoltaïque et d'un bloc lumineux d'un lampadaire selon l'état de la technique ; - les figures 2A et 2B sont des vue de dessus et de dessous d'une cellule photovoltaïque d'un dispositif selon un troisième mode de réalisation ; - la figure 2C est une vue en coupe de détail illustrant la connexion électrique de la LED des figures 2A et 2B; - les figures 3A et 3B sont des vues de dessous et de dessus d'une LED de l'état de la technique respectivement ; - les figures 4A et 4B sont des vues de dessous et de dessus d'une LED connectée à des pistes conductrices du dispositif des figures 2A et 2B ; - les figures 5A et 5B sont des vues de dessous et de dessus d'un dispositif selon un deuxième mode de réalisation de l'invention ; - la figure 5C est une vue en coupe de détail illustrant la connexion électrique de la LED des figures 5A et 5B ; et - la figure 6 illustre la montée en température d'une LED en fonction du courant circulant dans celle-ci selon que la LED n'est pas disposée sur un dissipateur thermique et selon que la LED est disposée sur une cellule photovoltaïque.The independent design and manufacture of the photovoltaic module 10 and the light block 12 however involves providing two respective separate spaces for the module and the block. It is advisable to avoid: - that the light block does not mask the incident light on the photovoltaic module. The light block is thus disposed either next to the module, involving a large surface lamp or under the module, which limits the use of a bifacial module capturing light by its two faces; - that the light block does not influence the temperature of the photovoltaic module. Indeed, the efficiency of a photovoltaic module depends on the temperature of the photovoltaic cells; and - the electrical short circuits between these two elements. In fact, a lamppost of this type is usually bulky. Although it has been described a stand-alone lamp, the problems described above arise in similar terms when it comes to combining a photovoltaic module with an electronic or electrical component (LED, transistor, electrical resistance, etc ...). SUMMARY OF THE INVENTION The object of the present invention is to provide a device combining a photovoltaic module and an electronic or electrical component overcoming the drawbacks of the prior art and which is particularly compact. For this purpose, the subject of the invention is a device comprising a photovoltaic module having photovoltaic cells and at least one electronic or electrical component, each electronic or electrical component being electrically isolated from the photovoltaic cells and fixed on one side of one of the cells. photovoltaic by means of an electrically insulating glue and thermal conductor, the path of lower thermal resistance between the electronic or electrical component and the photovoltaic cell on which the component is fixed comprising said glue. The invention also relates to a device comprising a photovoltaic module having photovoltaic cells and at least one electronic or electrical component, each electronic or electrical component being electrically isolated from the photovoltaic cells and fixed on one side of one of the photovoltaic cells by means of an electrically insulating glue and conducting thermal conductivity, the thermal conductivity of the adhesive being between 1 W / m.K (Watt per meter Kelvin) and 10 W / m.K. In other words, the inventors have found that a photovoltaic cell has sufficient thermal characteristics to be used as a heat sink, for example in the case of LEDs. In particular, a photovoltaic cell converts a minor part of the illumination it receives into electricity. Most of the illumination is then dissipated in heat without significant increase in temperature. Preferably, the electrical or electronic component is in operation when the irradiance on the photovoltaic cell is less than less than 200 W / m2, preferably less than 100 W / m2, more particularly less than 50 W / m2, see close to 0 (this which corresponds to the night). In one embodiment, the device is provided with a sensor measuring the irradiance and a circuit for controlling the operation of the component which allows it to function when the measured irradiance is below the threshold described above. According to embodiments of the invention, the device comprises one or more of the following characteristics: the face of the cell comprises a hole having walls delimiting a cavity, said walls being covered with a layer of electrically insulating material, and the component being housed in the cavity, and at least one metal conductor is disposed on the face of the cell, electrically isolated from the latter and comprises a stripped portion fixed to the electronic component, said stripped portion being fixed to the face of the cell by glue ; the electronic component is glued to the face of the cell by the glue; the face of the cell is the front face or the rear face of the cell; the glue is a silicone glue of the type vulcanizing at room temperature thermally conductive; - the glue is an epoxy glue; the photovoltaic cell comprises a layer of crystalline silicon with a thickness greater than 50 microns; the device is a street lamp, and the electronic component is a light-emitting diode; the device comprises several electronic or electrical components fixed on one face of a photovoltaic cell. The invention also relates to a method of manufacturing a device a photovoltaic module having photovoltaic cells and at least one electronic or electrical component, each component being electrically isolated from the photovoltaic cells, the method comprising fixing the component to a face one of the photovoltaic cells by means of an electrically insulating adhesive and thermal conductor, so as to define a path of lower thermal resistance between the electronic component and the photovoltaic cell on which the component is fixed, said path comprising said adhesive. BRIEF DESCRIPTION OF THE FIGURES The invention will be better understood on reading the description which will follow, given solely by way of example, and made with reference to the appended drawings, in which like references designate identical or similar elements, and in which: - Figure 1 is a top view of a photovoltaic module and a light block of a street lamp according to the state of the art; FIGS. 2A and 2B are top and bottom views of a photovoltaic cell of a device according to a third embodiment; FIG. 2C is a detail sectional view illustrating the electrical connection of the LED of FIGS. 2A and 2B; FIGS. 3A and 3B are views from below and from above of a LED of the state of the art respectively; FIGS. 4A and 4B are bottom and top views of an LED connected to conductive tracks of the device of FIGS. 2A and 2B; FIGS. 5A and 5B are views from below and from above of a device according to a second embodiment of the invention; Fig. 5C is a detail sectional view illustrating the electrical connection of the LED of Figs. 5A and 5B; and FIG. 6 illustrates the temperature rise of an LED as a function of the current flowing in it depending on whether the LED is not arranged on a heat sink and whether the LED is disposed on a photovoltaic cell.

DESCRIPTION DETAILLEE DE L'INVENTION Conformément à l'invention, un module photovoltaïque, par exemple un module de lampadaire autonome, intègre au moins un composant électronique ou électrique, par exemple une ou plusieurs LED, et joue le rôle de dissipateur de chaleur pour ce dernier. En se référant à la figure 2A, qui illustre la face arrière d'un module photovoltaïque 30 selon l'invention avant l'encapsulation dans un matériau de protection 22, à la figure 2B qui illustre la face avant du module 30 après encapsulation dans le matériau 22, et à la figure 2C qui illustre une vue de détail du collage de la LED 24, le module 30 diffère d'un module photovoltaïque de l'état de la technique, par exemple celui décrit à la figure 1 : - en ce qu'au moins une LED 24 est fixée sur la face arrière d'une cellule photovoltaïque 14, la LED 24 comporte deux bornes métalliques d'alimentation 32, 34, - en ce que deux conducteurs électriques 36, 38 sont connectés respectivement aux deux bornes 32, 34 de la LED 24, par exemple collés au moyen d'une colle électriquement conductrice. Les conducteurs 36, 38, par exemple des pistes de cuivre 40, 42, sont enrobés d'une gaine électriquement isolante 44, 46, avantageusement une gaine en polyimide, qui peut supporter sans dégradation de hautes températures, par exemple du Kapton. Les extrémités des conducteurs gainés 36, 38 sont dénudées et sont fixées, par exemple soudées, aux bornes métalliques 32, 34 de la LED. En outre, les conducteurs 36, 38 sont posés sur l'essentiel de leur longueur sur la face arrière de la cellule 14, et maintenus en place par le matériau de protection 22 qui les plaque contre les cellules 14, ou bien collés sur la cellule 14; - en ce que la LED 24 et/ou les extrémités dénudées des conducteurs 36, 38 sont collées à la face arrière de la cellule photovoltaïque 14 au moyen d'une colle 48 électriquement isolante et bonne conductrice thermique, notamment une colle de conductivité thermique comprise entre 1 W/m.K et 10 W/m.K.DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION In accordance with the invention, a photovoltaic module, for example a stand-alone lamppost module, integrates at least one electronic or electrical component, for example one or more LEDs, and acts as a heat sink for this purpose. latest. Referring to FIG. 2A, which illustrates the rear face of a photovoltaic module 30 according to the invention prior to encapsulation in a protective material 22, in FIG. 2B which illustrates the front face of the module 30 after encapsulation in the 22, and in Figure 2C which shows a detailed view of the gluing of the LED 24, the module 30 differs from a photovoltaic module of the state of the art, for example that described in Figure 1: - in this at least one LED 24 is fixed on the rear face of a photovoltaic cell 14, the LED 24 comprises two metal supply terminals 32, 34, in that two electrical conductors 36, 38 are respectively connected to the two terminals. 32, 34 of the LED 24, for example glued by means of an electrically conductive adhesive. The conductors 36, 38, for example copper tracks 40, 42, are coated with an electrically insulating sheath 44, 46, advantageously a polyimide sheath, which can withstand without degradation of high temperatures, for example Kapton. The ends of the sheathed conductors 36, 38 are stripped and are fixed, for example welded, to the metal terminals 32, 34 of the LED. In addition, the conductors 36, 38 are placed over most of their length on the rear face of the cell 14, and held in place by the protective material 22 which plates against the cells 14, or glued on the cell 14; - In that the LED 24 and / or the stripped ends of the conductors 36, 38 are bonded to the rear face of the photovoltaic cell 14 by means of an electrically insulating glue 48 and good thermal conductor, including a thermal conductivity glue included between 1 W / mK and 10 W / mK

Comme illustré à la figure 2C, la LED 24 et la cellule photovoltaïque sont au contact de la colle 48 qui offre ainsi un passage de faible résistance thermique. La chaleur produite par la LED 24 transite ainsi majoritairement par la colle 48 vers la cellule 14 pour sa dissipation par cette dernière, comme illustré par la flèche. La colle 48 réalise donc un « pont thermique » vers la cellule 14.35 De manière avantageuse, plusieurs LEDs sont prévues, respectivement sur la face arrière de plusieurs cellules, et connectées en série au moyen de conducteurs gainés tels que décrits précédemment. Par exemple, deux LEDs sont illustrées au contact de deux cellules photovoltaïques 14 et sont connectées en série par des conducteurs gainés 36, 38, 50, 52 dont les conducteurs les plus extrêmes se prolongent hors du matériau de protection 22 pour l'alimentation électrique des LEDs 24. Un exemple de LED 24 est illustrée aux vues de dessous et de dessus des figures 3A et 3B respectivement.As illustrated in FIG. 2C, the LED 24 and the photovoltaic cell are in contact with the glue 48 which thus offers a passage of low thermal resistance. The heat produced by the LED 24 thus passes mainly through the glue 48 to the cell 14 for its dissipation by the latter, as illustrated by the arrow. The glue 48 thus produces a "thermal bridge" towards the cell 14.35. Advantageously, several LEDs are provided, respectively on the rear face of several cells, and connected in series by means of sheathed conductors as described above. For example, two LEDs are illustrated in contact with two photovoltaic cells 14 and are connected in series by sheathed conductors 36, 38, 50, 52 whose most extreme conductors extend out of the protective material 22 for the electrical power supply. LEDs 24. An example of LED 24 is shown in the bottom and top views of FIGS. 3A and 3B respectively.

La LED 24, par exemple une photodiode de la société Nichia corp de référence NS6W183AT, comprend une partie semi-conductrice luminescente 54 et deux bornes d'alimentation 32, 34. Les vues de dessous et dessus des figures 4A et 4B illustrent la connexion de la LED 24 avec les pistes conductrices 36, 38.The LED 24, for example a photodiode of the company Nichia corp reference NS6W183AT, comprises a luminescent semiconductor portion 54 and two power supply terminals 32, 34. The views from below and above of FIGS. 4A and 4B illustrate the connection of FIG. the LED 24 with the conductive tracks 36, 38.

Dans le mode de réalisation venant d'être décrit, la ou les LEDs ainsi que leurs conducteurs électriques associés sont disposés sur la face arrière du module photovoltaïque 40. Aucun de ces éléments n'étant en face avant, le module photovoltaïque conserve donc la même surface active pour la lumière incidente à convertir en électricité. Ceci implique cependant un éclairage depuis la face arrière du module 30, ce qui peut ne pas convenir dans certaines applications. En variante, la ou les LEDs et les conducteurs électriques sont réalisés sur la face avant du module 30, au prix cependant d'une portion de la surface active du module qui est cachée et donc rendue inactive.In the embodiment just described, the LED or LEDs and their associated electrical conductors are arranged on the rear face of the photovoltaic module 40. None of these elements being in the front face, the photovoltaic module thus retains the same active surface for the incident light to convert into electricity. This however involves illumination from the rear face of the module 30, which may not be suitable in some applications. In a variant, the LEDs and the electrical conductors are made on the front face of the module 30, at the cost, however, of a portion of the active surface of the module which is hidden and thus rendered inactive.

Pour pallier cet inconvénient, un deuxième mode de réalisation de l'invention, illustré aux figures de dessus et de dessous des figures 5A et 5B, et à la vue de détail de la figure 5C, propose un éclairage par la face avant du module avec un impact minimal concernant la diminution de la surface active du module photovoltaïque.To overcome this drawback, a second embodiment of the invention, illustrated in the top and bottom figures of FIGS. 5A and 5B, and in the detail view of FIG. 5C, provides illumination through the front face of the module with minimal impact on the reduction of the active area of the photovoltaic module.

Plus particulièrement, une ouverture 60 est réalisée dans une cellule 14 à l'emplacement souhaitée pour une LED 24, et cette dernière est insérée dans l'ouverture 60 sans toucher les parois 62 de l'ouverture 60 de sorte que la LED 24 est électriquement isolée de la cellule 14. Un éclairage par la face avant du module photovoltaïque est ainsi obtenu. En variante ou de manière optionnelle, un matériau électriquement isolant (non représenté) recouvre la paroi 62 de l'ouverture 60, par exemple une couche de vernis isolant, afin d'éviter un court-circuit entre les bornes d'alimentation 32, 34 de la LED 24.More particularly, an opening 60 is made in a cell 14 at the desired location for an LED 24, and the latter is inserted into the opening 60 without touching the walls 62 of the opening 60 so that the LED 24 is electrically isolated from the cell 14. A lighting from the front of the photovoltaic module is thus obtained. Alternatively or optionally, an electrically insulating material (not shown) covers the wall 62 of the opening 60, for example an insulating varnish layer, in order to avoid a short circuit between the supply terminals 32, 34 of the LED 24.

Dans une première variante, les conducteurs électriques gainés sont fixés à des extrémités dénudées 64, 66 respectivement aux bornes 32, 34 de la LED 24, par exemple par soudure, et sont par ailleurs uniquement plaqués contre la cellule photovoltaïque, le matériau de protection 22 assurant le maintien en place des conducteurs. Les portions dénudées 64, 66 des conducteurs 36, 38 sont par ailleurs collées à la face arrière de la cellule 14 au moyen d'une colle 68 électriquement isolante et conductrice thermique. La colle6 offre ainsi un chemin pour la dissipation de la chaleur générée par la diode 24, tel qu'illustré par les flèches. Notamment, la chaleur est évacuée par les extrémités dénudées des conducteurs 36, 38, constituées d'un métal et donc d'un matériau bon conducteur thermique, et par la colle 68, l'ensemble formant ainsi le chemin de plus faible résistance thermique entre la LED 24 et la cellule 14. La cellule photovoltaïque 24 reçoit une part importante de la chaleur dégagée par la LED, jouant ainsi pleinement un rôle de dissipateur thermique et limitant la montée en température de la LED 24.In a first variant, the sheathed electrical conductors are fixed to stripped ends 64, 66 respectively at the terminals 32, 34 of the LED 24, for example by welding, and are moreover only pressed against the photovoltaic cell, the protective material 22 ensuring the maintenance of drivers. The stripped portions 64, 66 of the conductors 36, 38 are, moreover, bonded to the rear face of the cell 14 by means of an electrically insulating and thermally conductive glue 68. The glue 6 thus provides a path for the dissipation of the heat generated by the diode 24, as illustrated by the arrows. In particular, the heat is discharged through the bare ends of the conductors 36, 38, made of a metal and therefore of a good thermal conductor material, and by the adhesive 68, the assembly thus forming the path of lower thermal resistance between the LED 24 and the cell 14. The photovoltaic cell 24 receives a large part of the heat released by the LED, thus playing a role of heat sink and limiting the rise in temperature of the LED 24.

La colle électriquement isolante et conductrice thermique utilisée pour fixer une LED 24 à la face d'une cellule photovoltaïque 14 est avantageusement une colle en silicone du type à vulcanisation à température ambiante (ou « RTV », pour « Room temperature volcanization») thermiquement conductrice, par exemple une colle du fabricant Electrolube commercialisée sous la référence « TCER ». Cette colle monocomposant a un temps de durcissement de 24 heures à 20°C, et une conductivité thermique de 2,2W/m.K. En variante, la colle est une colle époxy, par exemple la colle de référence EPOTEK T7110® de la société Epoxy Technoloy Inc. Cette colle bicomposant a un temps de durcissement de 72 heures à 23°C ou de 2 heures à 80°C, et une conductivité thermique de 1,0W/m.K. En prenant l'exemple d'un module photovoltaïque comprenant des cellules photovoltaïques à base de silicium d'une épaisseur d'au moins 50 micromètres, recevant en journée un éclairement de 1000W/m2, usuellement 200W sont transformés en électricité alors que 800W sont dissipés thermiquement par les cellules, une cellule photovoltaïque présentant une section de 156 mm par 156 mm pouvant donc dissiper thermiquement 20W. Pendant la nuit, le module photovoltaïque ne reçoit sensiblement aucun éclairement et les 20W de dissipation d'une cellule photovoltaïque peuvent donc ainsi être sensiblement utilisés pour dissiper la chaleur produite par des LEDs. Cela signifie par exemple qu'une cellule photovoltaïque peut servir de dissipateur thermique à un groupe de six LEDs produisant chacune 3W de chaleur.The electrically insulating and thermal conductive adhesive used to fix an LED 24 to the face of a photovoltaic cell 14 is advantageously a silicone adhesive of the room temperature vulcanization (RTV) type, which is thermally conductive. for example a glue from the manufacturer Electrolube marketed under the reference "TCER". This one-component adhesive has a cure time of 24 hours at 20 ° C, and a thermal conductivity of 2.2W / m.K. Alternatively, the glue is an epoxy glue, for example EPOTEK T7110® reference glue from Epoxy Technoloy Inc. This two-component glue has a curing time of 72 hours at 23 ° C or 2 hours at 80 ° C, and a thermal conductivity of 1.0W / mK Taking the example of a photovoltaic module comprising silicon-based photovoltaic cells having a thickness of at least 50 micrometers, receiving an illumination of 1000W / m2 during the day, usually 200W are converted into electricity while 800W are dissipated. thermally by the cells, a photovoltaic cell having a section of 156 mm by 156 mm can therefore thermally dissipate 20W. During the night, the photovoltaic module receives substantially no illumination and the 20W of dissipation of a photovoltaic cell can thus be substantially used to dissipate the heat produced by LEDs. This means, for example, that a photovoltaic cell can serve as a heat sink for a group of six LEDs each producing 3W of heat.

La figure 8 illustre la montée en température d'une LED, notamment de la société Nichia corp de référence NS6W183AT, en fonction du courant injecté dans celle-ci, soit sans dissipateur thermique (courbe « LED seule »), soit lorsque la LED est collée sur une cellule photovoltaïque en silicium (courbe « LED sur silicium »). Comme on peut le constater, la température de la LED monte rapidement au-delà des 100°C sans dissipateur thermique, alors qu'une cellule photovoltaïque permet de garder la température de la LED sous les 60°C, montrant ainsi la capacité d'une cellule photovoltaïque à jouer le rôle de dissipateur thermique. De préférence, une cellule photovoltaïque à base de silicium cristallin, sur laquelle est monté un composant électronique ou électrique dont elle doit dissiper la chaleur, a une épaisseur supérieure à 50 micromètres 15 L'invention n'est pas limitée aux cellules photovoltaïques à base de silicium cristallin, qu'il soit monocristallin ou polycristallin, les cellules à hétéroj onction ou à homojonction. Elle peut également s'appliquer aux cellules photovoltaïques en couches minces, par exemple à base de silicium amorphe, de CdTe ou de CIGS.FIG. 8 illustrates the rise in temperature of an LED, in particular of the Nichia corp reference company NS6W183AT, as a function of the current injected into it, either without heat sink ("LED only" curve), or when the LED is glued on a silicon photovoltaic cell ("LED on silicon" curve). As can be seen, the temperature of the LED rises rapidly beyond 100 ° C without heat sink, while a photovoltaic cell can keep the temperature of the LED under 60 ° C, thus showing the capacity of a photovoltaic cell to play the role of heat sink. Preferably, a crystalline silicon-based photovoltaic cell, on which an electronic or electrical component whose heat is to be dissipated, is mounted has a thickness greater than 50 micrometers. The invention is not limited to photovoltaic cells based on crystalline silicon. crystalline silicon, whether monocrystalline or polycrystalline, cells with heterojunction or homojunction. It can also be applied to photovoltaic cells in thin layers, for example based on amorphous silicon, CdTe or CIGS.

20 La fabrication d'un module photovoltaïque intégrant un ou plusieurs composants électroniques ou électriques notamment une ou plusieurs LED et/ou transistors et/ou résistances électriques, tel que décrit précédemment, comprend les étapes suivantes : a. les cellules photovoltaïques sont donc tout d'abord fabriquées de manière classique; b. une fois les cellules fabriquées, chaque composant électronique ou électrique et sa 25 connectique électrique associée sont montées sur la face d'une cellule au moyen d'une colle, le cas échéant après avoir pratiqué une ouverture dans ladite cellule afin d'y loger le composant ; c. les cellules sont ensuite mises en module. Elles peuvent notamment être mises en module de manière classique par lamination au moyen notamment d'un ou de 30 plusieurs films polymères d'encapsulation et de plaques de protection, notamment en verre. Le composant est ainsi noyé dans le film polymère. De manière avantageuse, le film polymère d'encapsulation peut comporter une ouverture d'une épaisseur égale à celle du composant pour compenser la surépaisseur générée par celui-ci dans le module, lorsque celui-ci est fixé à l'une des faces de la cellule.The manufacture of a photovoltaic module incorporating one or more electronic or electrical components including one or more LEDs and / or transistors and / or electrical resistors, as described above, comprises the following steps: a. photovoltaic cells are therefore first manufactured in a conventional manner; b. once the cells have been fabricated, each electronic or electrical component and its associated electrical connectors are mounted on the face of a cell by means of an adhesive, if necessary after having made an opening in said cell in order to house the cell. component; vs. the cells are then modulated. They may in particular be modulated in a conventional manner by lamination by means in particular of one or more polymeric encapsulation films and protective plates, in particular made of glass. The component is thus embedded in the polymer film. Advantageously, the encapsulation polymer film may comprise an opening of a thickness equal to that of the component to compensate for the excess thickness generated by it in the module, when the latter is attached to one of the faces of the cell.

35 10 Il a été décrit une colle. En variante, un pad thermique est utilisé en complément ou en remplacement de la colle.An adhesive has been described. Alternatively, a thermal pad is used in addition to or in replacement of the glue.

Claims (2)

REVENDICATIONS1. Dispositif comprenant un module photovoltaïque ayant des cellules photovoltaïques (14) et au moins un composant électronique ou électrique(24), chaque composant (24) étant électriquement isolé des cellules photovoltaïques (14) et fixé sur une face d'une des cellules photovoltaïques (14) au moyen d'une colle (48 ; 68) électriquement isolante et conductrice thermique, le chemin de plus faible résistance thermique entre le composant (24) et la cellule photovoltaïque (14) sur laquelle le composant est fixé comprenant ladite colle (48 ; 68). Dispositif selon la revendication 1, dans lequel : - la face de la cellule (14) comporte un trou ayant des parois délimitant une cavité, lesdites parois étant recouverte d'une couche de matériau électriquement isolant, et le composant (24) étant logé dans la cavité ; - au moins un conducteur métallique est disposé sur la face de la cellule (14), isolé électriquement de cette dernière et comporte une portion dénudée fixée au composant électronique (24), ladite portion dénudée étant fixée à la face de la cellule par la colle. Dispositif selon la revendication 1, dans lequel le composant électronique (24) est collé sur la face de la cellule (14) par la colle. Dispositif selon la revendication 3, dans lequel la face de la cellule est la face avant ou la face arrière de la cellule (14). Dispositif électronique selon l'une quelconque des revendications précédentes, dans lequel la colle est une colle en silicone du type à vulcanisation à température ambiante thermiquement conductrice. Dispositif électronique selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, dans lequel la colle est une colle époxy. Dispositif selon l'une quelconque des revendications précédentes, dans lequel la cellule photovoltaïque comporte une couche de silicium cristallin d'une épaisseur supérieure à 50 micromètres. 10REVENDICATIONS1. Device comprising a photovoltaic module having photovoltaic cells (14) and at least one electronic or electrical component (24), each component (24) being electrically isolated from the photovoltaic cells (14) and fixed on one side of one of the photovoltaic cells ( 14) by means of an electrically insulating and heat conducting adhesive (48; 68), the path of lower thermal resistance between the component (24) and the photovoltaic cell (14) on which the component is fixed comprising said adhesive (48). 68). Device according to claim 1, in which: the face of the cell (14) comprises a hole having walls delimiting a cavity, said walls being covered with a layer of electrically insulating material, and the component (24) being housed in the cavity ; - At least one metal conductor is disposed on the face of the cell (14), electrically insulated from the latter and has a stripped portion fixed to the electronic component (24), said stripped portion being fixed to the face of the cell by the glue . Device according to claim 1, wherein the electronic component (24) is glued to the face of the cell (14) by the glue. Device according to claim 3, wherein the face of the cell is the front face or the rear face of the cell (14). An electronic device according to any one of the preceding claims, wherein the glue is a thermally conductive room temperature vulcanizing type silicone adhesive. An electronic device according to any one of claims 1 to 4, wherein the glue is an epoxy glue. Apparatus according to any one of the preceding claims, wherein the photovoltaic cell comprises a crystalline silicon layer of a thickness greater than 50 microns. 10 2. 15 203. 4. 25 5. 30 6. 7. 358. Dispositif selon l'une quelconque des revendications précédentes, dans lequel le dispositif est un lampadaire, et dans lequel le composant électronique est une diode électroluminescente. 9 Dispositif selon l'une quelconque des revendications précédentes, comprenant plusieurs composants électroniques ou électriques fixés sur une face d'une cellule photovoltaïque. 10. Procédé de fabrication d'un dispositif un module photovoltaïque ayant des cellules photovoltaïques (14) et au moins un composant électronique ou électrique (24), chaque composant étant électriquement isolé des cellules photovoltaïques (14), le procédé comportant la fixation du composant à une face d'une des cellules photovoltaïques (14) au moyen d'une colle électriquement isolante et conductrice thermique, de manière à définir un chemin de plus faible résistance thermique entre le composant électronique (24) et la cellule photovoltaïque (14) sur laquelle le composant est fixé, ledit chemin comprenant ladite colle.2. A device according to any one of the preceding claims, wherein the device is a lamp post, and wherein the electronic component is a light emitting diode. 9 Apparatus according to any one of the preceding claims, comprising several electronic or electrical components fixed on one side of a photovoltaic cell. 10. A method of manufacturing a device a photovoltaic module having photovoltaic cells (14) and at least one electronic or electrical component (24), each component being electrically isolated from the photovoltaic cells (14), the method comprising fixing the component to one side of one of the photovoltaic cells (14) by means of an electrically insulating and thermal conducting glue, so as to define a path of lower thermal resistance between the electronic component (24) and the photovoltaic cell (14) on which component is attached, said path comprising said glue.
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