FR3042344A1 - Dispositif optique photovoltaique a filtration plasmonique frontale et multirefringence variable arriere et concave local - Google Patents
Dispositif optique photovoltaique a filtration plasmonique frontale et multirefringence variable arriere et concave local Download PDFInfo
- Publication number
- FR3042344A1 FR3042344A1 FR1502118A FR1502118A FR3042344A1 FR 3042344 A1 FR3042344 A1 FR 3042344A1 FR 1502118 A FR1502118 A FR 1502118A FR 1502118 A FR1502118 A FR 1502118A FR 3042344 A1 FR3042344 A1 FR 3042344A1
- Authority
- FR
- France
- Prior art keywords
- concave
- filter
- solar cells
- variable
- plasmonic
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Granted
Links
- 230000003287 optical effect Effects 0.000 title claims abstract description 30
- 238000001914 filtration Methods 0.000 title claims abstract description 26
- 239000011159 matrix material Substances 0.000 claims abstract description 17
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 claims abstract description 6
- 230000005540 biological transmission Effects 0.000 claims abstract description 3
- 239000000463 material Substances 0.000 claims description 22
- 230000003595 spectral effect Effects 0.000 claims description 9
- 229920001296 polysiloxane Polymers 0.000 claims description 8
- 238000001228 spectrum Methods 0.000 claims description 7
- XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N Silicon Chemical compound [Si] XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 6
- GWEVSGVZZGPLCZ-UHFFFAOYSA-N Titan oxide Chemical compound O=[Ti]=O GWEVSGVZZGPLCZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 6
- 229920006397 acrylic thermoplastic Polymers 0.000 claims description 6
- 229920003229 poly(methyl methacrylate) Polymers 0.000 claims description 6
- 229910052710 silicon Inorganic materials 0.000 claims description 6
- 239000010703 silicon Substances 0.000 claims description 6
- 229910002058 ternary alloy Inorganic materials 0.000 claims description 6
- ISXSCDLOGDJUNJ-UHFFFAOYSA-N tert-butyl prop-2-enoate Chemical compound CC(C)(C)OC(=O)C=C ISXSCDLOGDJUNJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 6
- RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N Copper Chemical compound [Cu] RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 5
- 150000004645 aluminates Chemical class 0.000 claims description 5
- 229910052802 copper Inorganic materials 0.000 claims description 5
- 239000010949 copper Substances 0.000 claims description 5
- 229920000139 polyethylene terephthalate Polymers 0.000 claims description 5
- 239000005020 polyethylene terephthalate Substances 0.000 claims description 5
- PXHVJJICTQNCMI-UHFFFAOYSA-N Nickel Chemical compound [Ni] PXHVJJICTQNCMI-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 4
- CJNBYAVZURUTKZ-UHFFFAOYSA-N hafnium(IV) oxide Inorganic materials O=[Hf]=O CJNBYAVZURUTKZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 4
- 229920000098 polyolefin Polymers 0.000 claims description 4
- 150000001875 compounds Chemical class 0.000 claims description 3
- 229910052735 hafnium Inorganic materials 0.000 claims description 3
- TWNQGVIAIRXVLR-UHFFFAOYSA-N oxo(oxoalumanyloxy)alumane Chemical compound O=[Al]O[Al]=O TWNQGVIAIRXVLR-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 3
- -1 polyethylene terephthalate Polymers 0.000 claims description 3
- 229920000642 polymer Polymers 0.000 claims description 3
- 229910052709 silver Inorganic materials 0.000 claims description 3
- 239000004332 silver Substances 0.000 claims description 3
- 229910052582 BN Inorganic materials 0.000 claims description 2
- PZNSFCLAULLKQX-UHFFFAOYSA-N Boron nitride Chemical compound N#B PZNSFCLAULLKQX-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 2
- VYZAMTAEIAYCRO-UHFFFAOYSA-N Chromium Chemical compound [Cr] VYZAMTAEIAYCRO-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 2
- 241000588731 Hafnia Species 0.000 claims description 2
- WHXSMMKQMYFTQS-UHFFFAOYSA-N Lithium Chemical compound [Li] WHXSMMKQMYFTQS-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 2
- 239000002033 PVDF binder Substances 0.000 claims description 2
- BQCADISMDOOEFD-UHFFFAOYSA-N Silver Chemical compound [Ag] BQCADISMDOOEFD-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 2
- HCHKCACWOHOZIP-UHFFFAOYSA-N Zinc Chemical compound [Zn] HCHKCACWOHOZIP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 2
- DSVGQVZAZSZEEX-UHFFFAOYSA-N [C].[Pt] Chemical compound [C].[Pt] DSVGQVZAZSZEEX-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 2
- NIXOWILDQLNWCW-UHFFFAOYSA-M acrylate group Chemical group C(C=C)(=O)[O-] NIXOWILDQLNWCW-UHFFFAOYSA-M 0.000 claims description 2
- 229910045601 alloy Inorganic materials 0.000 claims description 2
- 239000000956 alloy Substances 0.000 claims description 2
- 229910052782 aluminium Inorganic materials 0.000 claims description 2
- XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N aluminium Chemical compound [Al] XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 2
- 239000002041 carbon nanotube Substances 0.000 claims description 2
- 229910021393 carbon nanotube Inorganic materials 0.000 claims description 2
- 229910052804 chromium Inorganic materials 0.000 claims description 2
- 239000011651 chromium Substances 0.000 claims description 2
- 229910017052 cobalt Inorganic materials 0.000 claims description 2
- 239000010941 cobalt Substances 0.000 claims description 2
- GUTLYIVDDKVIGB-UHFFFAOYSA-N cobalt atom Chemical compound [Co] GUTLYIVDDKVIGB-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 2
- 229920002313 fluoropolymer Polymers 0.000 claims description 2
- 239000004811 fluoropolymer Substances 0.000 claims description 2
- PCHJSUWPFVWCPO-UHFFFAOYSA-N gold Chemical compound [Au] PCHJSUWPFVWCPO-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 2
- 229910052737 gold Inorganic materials 0.000 claims description 2
- 239000010931 gold Substances 0.000 claims description 2
- VBJZVLUMGGDVMO-UHFFFAOYSA-N hafnium atom Chemical compound [Hf] VBJZVLUMGGDVMO-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 2
- 229910052744 lithium Inorganic materials 0.000 claims description 2
- 229910052759 nickel Inorganic materials 0.000 claims description 2
- 229920002981 polyvinylidene fluoride Polymers 0.000 claims description 2
- 229910002059 quaternary alloy Inorganic materials 0.000 claims description 2
- OGIDPMRJRNCKJF-UHFFFAOYSA-N titanium oxide Inorganic materials [Ti]=O OGIDPMRJRNCKJF-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 2
- 229910052725 zinc Inorganic materials 0.000 claims description 2
- 239000011701 zinc Substances 0.000 claims description 2
- RVTZCBVAJQQJTK-UHFFFAOYSA-N oxygen(2-);zirconium(4+) Chemical compound [O-2].[O-2].[Zr+4] RVTZCBVAJQQJTK-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims 1
- 229910001928 zirconium oxide Inorganic materials 0.000 claims 1
- 210000004027 cell Anatomy 0.000 description 43
- 239000011521 glass Substances 0.000 description 16
- 239000005038 ethylene vinyl acetate Substances 0.000 description 10
- 229920001200 poly(ethylene-vinyl acetate) Polymers 0.000 description 10
- 239000010410 layer Substances 0.000 description 6
- 238000000034 method Methods 0.000 description 4
- QTBSBXVTEAMEQO-UHFFFAOYSA-N Acetic acid Chemical compound CC(O)=O QTBSBXVTEAMEQO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 238000005538 encapsulation Methods 0.000 description 3
- 239000000758 substrate Substances 0.000 description 3
- MHAJPDPJQMAIIY-UHFFFAOYSA-N Hydrogen peroxide Chemical compound OO MHAJPDPJQMAIIY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N Silicium dioxide Chemical compound O=[Si]=O VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- NIXOWILDQLNWCW-UHFFFAOYSA-N acrylic acid group Chemical group C(C=C)(=O)O NIXOWILDQLNWCW-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- DQXBYHZEEUGOBF-UHFFFAOYSA-N but-3-enoic acid;ethene Chemical compound C=C.OC(=O)CC=C DQXBYHZEEUGOBF-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 238000005260 corrosion Methods 0.000 description 2
- 230000007797 corrosion Effects 0.000 description 2
- 238000003475 lamination Methods 0.000 description 2
- 239000007788 liquid Substances 0.000 description 2
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 2
- 238000002161 passivation Methods 0.000 description 2
- 230000005855 radiation Effects 0.000 description 2
- 238000004064 recycling Methods 0.000 description 2
- 238000002834 transmittance Methods 0.000 description 2
- BPQQTUXANYXVAA-UHFFFAOYSA-N Orthosilicate Chemical compound [O-][Si]([O-])([O-])[O-] BPQQTUXANYXVAA-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 206010051246 Photodermatosis Diseases 0.000 description 1
- 239000004698 Polyethylene Substances 0.000 description 1
- ATJFFYVFTNAWJD-UHFFFAOYSA-N Tin Chemical compound [Sn] ATJFFYVFTNAWJD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- QCWXUUIWCKQGHC-UHFFFAOYSA-N Zirconium Chemical compound [Zr] QCWXUUIWCKQGHC-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000010521 absorption reaction Methods 0.000 description 1
- AZDRQVAHHNSJOQ-UHFFFAOYSA-N alumane Chemical class [AlH3] AZDRQVAHHNSJOQ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 1
- 238000004140 cleaning Methods 0.000 description 1
- 238000010276 construction Methods 0.000 description 1
- 229910021419 crystalline silicon Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000003247 decreasing effect Effects 0.000 description 1
- 230000009977 dual effect Effects 0.000 description 1
- 239000008393 encapsulating agent Substances 0.000 description 1
- 239000003292 glue Substances 0.000 description 1
- 229910000449 hafnium oxide Inorganic materials 0.000 description 1
- WIHZLLGSGQNAGK-UHFFFAOYSA-N hafnium(4+);oxygen(2-) Chemical compound [O-2].[O-2].[Hf+4] WIHZLLGSGQNAGK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 150000004820 halides Chemical class 0.000 description 1
- 239000011810 insulating material Substances 0.000 description 1
- 210000004692 intercellular junction Anatomy 0.000 description 1
- 238000001465 metallisation Methods 0.000 description 1
- 229910021421 monocrystalline silicon Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000002070 nanowire Substances 0.000 description 1
- 230000008845 photoaging Effects 0.000 description 1
- 229920000573 polyethylene Polymers 0.000 description 1
- 230000001681 protective effect Effects 0.000 description 1
- 239000011241 protective layer Substances 0.000 description 1
- 238000010791 quenching Methods 0.000 description 1
- 230000000171 quenching effect Effects 0.000 description 1
- 238000002310 reflectometry Methods 0.000 description 1
- 239000000377 silicon dioxide Substances 0.000 description 1
- 229920002050 silicone resin Polymers 0.000 description 1
- 238000005476 soldering Methods 0.000 description 1
- 239000002344 surface layer Substances 0.000 description 1
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000003466 welding Methods 0.000 description 1
- 229910052726 zirconium Inorganic materials 0.000 description 1
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L31/00—Semiconductor devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof
- H01L31/04—Semiconductor devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof adapted as photovoltaic [PV] conversion devices
- H01L31/042—PV modules or arrays of single PV cells
- H01L31/048—Encapsulation of modules
- H01L31/0488—Double glass encapsulation, e.g. photovoltaic cells arranged between front and rear glass sheets
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L31/00—Semiconductor devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof
- H01L31/04—Semiconductor devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof adapted as photovoltaic [PV] conversion devices
- H01L31/054—Optical elements directly associated or integrated with the PV cell, e.g. light-reflecting means or light-concentrating means
- H01L31/0547—Optical elements directly associated or integrated with the PV cell, e.g. light-reflecting means or light-concentrating means comprising light concentrating means of the reflecting type, e.g. parabolic mirrors, concentrators using total internal reflection
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L31/00—Semiconductor devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof
- H01L31/04—Semiconductor devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof adapted as photovoltaic [PV] conversion devices
- H01L31/054—Optical elements directly associated or integrated with the PV cell, e.g. light-reflecting means or light-concentrating means
- H01L31/0549—Optical elements directly associated or integrated with the PV cell, e.g. light-reflecting means or light-concentrating means comprising spectrum splitting means, e.g. dichroic mirrors
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- Y02E10/00—Energy generation through renewable energy sources
- Y02E10/50—Photovoltaic [PV] energy
- Y02E10/52—PV systems with concentrators
Landscapes
- Physics & Mathematics (AREA)
- Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
- Electromagnetism (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Computer Hardware Design (AREA)
- Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
- Power Engineering (AREA)
- Photovoltaic Devices (AREA)
Abstract
Dispositif optique photovoltaïque à filtration plasmonique frontale et multiréfringence variable arrière et concave local caractérisé en ce qu'il comporte : - Des rangées de cellules solaires bifaciales cristallines (1) ayant une surface frontale (1f) et une surface arrière (1r) de ratio de conversion photovoltaïque minimum de 80% et interconnectées pour former une matrice (2) encapsulée entre un dioptre entrant (4) et sortant (7) dont la distance (e) séparant deux rangées est égale ou inférieure au segment d'une cellule solaire (1) - La surface prise dans le plan de la matrice (2) forme une aire (2s) - un filtre plasmonique (3) collé sur le dioptre entrant (4) et positionné en parallèle d'une rangée de cellules solaires (1) dans l'intervalle (e) séparant les cellules solaires (1) et centré sur l'axe médian entre deux rangées de cellules donc 1/2 de (e) - Une aire de transmission lumineuse (6S) constituée de l'intervalle (e) par une rangée de cellules solaires (1) - Un filtre multiréfringent variable (8) à miroir concave localement (8c) collé sur la surface inférieure (7") du dioptre sortant (7) recouvrant la surface inférieure (7") d'une surface égale à l'aire (2s) et dont la zone concave (8c) du filtre (8) est positionnée exactement en superposition parallèle en tout point de l'aire (6S) pour réfléchir les rayons lumineux vers la face arrière (1r) des cellules solaires et vers le filtre plasmonique (3) par divergence des rayons diffractés du miroir dichroïque paraboloïde hyperbolique formant un miroir concave d'interférence(8c).
Description
Dispositif optique photovoltaïque à filtration plasmonique frontale et nmltiftégence variable arrière et c<fflgave total
Inttoduction à l’art :
La fabrication de module photovoltaïque cristallin requiert le processus suivant : nettoyage du verre ou positionnement d’un matériau à forte transparence positionnement d’un film encapsulant EVA « Ethylène Vinyle Acétate » qui est en majorité de l’éthylène vinyle acétate sur le verre ou matériau à forte transparence soudure d’un ruban de cuivre ayant une couche de protection à base d’un alliage à base d’argent, de plomb et d’étain : la température de la soudure n’excède pas 250°C et ne dure pas plus de 3 secondes par cellules solaires ayant des zones en forme de ligne collecteur de cotirant des métallisations de l’émetteur sur une largeur de 1,5 à 3 millimètres interconnexion de la polarité négative ‘face avant d’une cellule d’un substrat de type P à la polarité positive ‘face arrière d’une cellule d’un substrat de lype P* par exemple disposition en rangée de cellules soudées interconnexion des rangées pour un montage en série des cellules solaires nécessitant une soudure de chaque ligne de collecteur de courant positionnement d’un film encapsulant sur la matrice de cellules positionnement d’un film arrière de protection électrique ou d’un verre ou autre matériaux isolant lamination à des fins d’encapsulation des cellules solaires
Cette technique est unilatéralement utilisée mais a des inconvénients : le matériau encapsulant EVA a une viscosité d’une grande variabilité en fonction de la température ce qui induit une pression mécanique sur l’ensemble du dispositif des cellules solaires interconnectées le matériau encapsulant EVA contenant 1% d’eau libère de l’acide acétique et du peroxyde d’hydrogène en permanence qui se retrouvent piégés dans le module photovoltaïque entraînant des corrosions, des réactions chimiques avec les surfaces des cellules solaires, des réactions chimiques avec la surface intérieure du verre et crée la corrosion du verre par la formation de halogénures qui sont des pièges d’électrons mais aussi avec le polymère utilisé en protection électrique du module le matériau EVA ayant un indice de réfraction part réelle variant entre 1,49 et 1,47 sur la bande de rayonnement solaire, ce qui correspond une réponse spectrale proche du verre blanc utilisé, à savoir que le verre ait un traitement particulier le matériau EVA étant réticulé à la surface du verre, il est très difficile de séparer par quelques techniques que ce soient le film EVA du verre et le recyclage du verre comportant ΙΈνΑ rend les matériaux constituant le verre trop pollués et donc rendent le recyclage du module non fonctionnel l’encapsulation de 60 cellules solaires sur silicium monocristallin de wafer de format pseudo carré de 156mm de côté obtenu par la méthode de croissance Czochralski, « CZ » cellule à homojonction et émetteur homogène de 18,6% de rendement entraîne les pertes suivantes : à partir d’un ruban interconnectant en série les cellules de 2mm de largeur par 0,2mm d’épaisseur et interconnectant les rangées de cellules thermo-soudées par un ruban de 5 par 0,3mm, les pertes électriques sont de 2,5% les pertes optiques sont de 1% pour un verre avec une couche de silice poreuse d’indice de réfraction variant entre 1,23 et 1,33 pour un verre de transmittance sur le spectre solaire de 93% le module cristallin de ces 60 cellules solaires de 18,6% aura un rendement de 15,85% soit 2,75% et son comportement en température sera très affecté par l’encapsulation
la cellule solaire de 18,6% sur silicium CZ d’orientation « 1-0-0 » à émetteur homogène aura un coefficient de variation de sa puissance par rapport à la température d’un facteur négatif de 0,45%/°Kelvin et le module cristallin utilisant l’EVA entre autre aura un coefficient de variation de sa puissance d’un facteur négatif de 0,51%/°K la combinaison des matériaux verres à 93% de transmittance avec l’EVA et des cellules à émetteur homogène est compatible mais l’évolution technologique des cellules à homojonction vers des émetteurs sélectifs et des passivations arrières, la réponse spectrale des cellules évoluent grandement rendant la combinaison des matériaux d’un module impropre et non efficiente le module cristallin silicium se caractérise également par le comportement optique du silicium à savoir un fort coefficient d’absorption dans les ultra-violets « UV » et une quasi transparence aux infrarouges « IR » et le comportement en fonction de la température d’un module cristallin est intimement lié à la capacité de capter la bande solaire spectrale dont les longueurs d’onde de 250 à 130Qnm représentant 80% du spectre
La présente invention décrit un dispositif intégré optique permettant de filtrer le spectre lumineux: par trois composants pour apporter à la jonction de cellule solaire les photons aux longueurs d’onde absorbées et transmettre les longueurs d’onde utiles à des applications sous le panneau photovoltaïque et réfléchir les longueurs d’onde qui ne sont pas utiles à la production photovoltaïque.
Description du dispositif optique photovoltaïque à filtration plasmonique frontale et multiréfringence variable arrière et concave local :
Dispositif optique photovoltaïque à filtration plasmonique frontale et multiréfringence variable arrière et concave local caractérisé selon les figures 1 et 2 en ce qu’il comporte :
Des rangées de cellules solaires bifaciales cristallines (1) ayant une surface frontale (lf) et une surface arrière (lr) de ratio de conversion photovoltaïque minimum de 80% et interconnectées pour former une matrice (2) encapsulée entre un dioptre entrant (4) et sortant (7) dont la distance (e) séparant deux rangées est égale ou inférieure au segment d’une cellule solaire (1)
La surface prise dans le plan de la matrice (2) forme une aire (2s) un filtre plasmonique (3) collé sur le dioptre entrant (4) et positionné en parallèle d’une rangée de cellules solaires (1) dans l’intervalle (e) séparant les cellules solaires (1) et centré sur l’axe médian entre deux rangées de cellules donc Yt de (e)
Une aire de transmission lumineuse (6S) constituée de l’intervalle (e) par une rangée de cellules solaires (1)
Un filtre multiréfringent vanable (8) à miroir concave localement (8c) collé sur la surface inférieure (7”) du dioptre sortant (7) recouvrant la surface inférieure (7”) d’une surface égale à l’aire (2s) et dont la zone concave (8c) du filtre (8) est positionnée exactement en superposition parallèle en tout point de l’aire (6S) pour réfléchir les rayons lumineux vers la face arrière (lr) des cellules solaires et vers le filtre plasmonique (3) par divergence des rayons diffractés du miroir concave (8c)
Ce dispositif optique photovoltaïque à filtration plasmonique frontale et mul tiréfringence variable arrière et concave local selon la figure n°3 caractérisé en ce que le filtre plasmonique (3) comporte :
Un film d’un polymère (3p) choisi parmi le poly(téréphtalate d’éthylène) (PET), la polyoléfine (PO), un fluoropolymère (PVDF) ayant une micro-réplication bifaciale d’un motif prismatique (3”) et (3’”) de segment inférieur ou égal à 25micron selon un angle inférieur ou égal à 60° un composé nanolaminé (3r) composé de multi-couches des matériaux choisi parmi l’Argent, l’Aluminium, le Silicium, l’Or, le Chrome, le Zinc, le Cuivre, le Nickel, le Cobalt, le lithium, le Platine des nanotubes de Carbone, de Nitrure de Bore, l’oxyde d’aluminium A1203, l’oxyde d’Hafnium Hf02, l’oxyde de Zirconium Zr02, les alliages ternaires hafnium aluminate HfxAlyOz, les alliages ternaires zirconate d’aluminate ZrxAlyOz, les alliages ternaires hafnium zirconate HfxZryOz, les alliages quaternaires hafnia zirconate d’aluminate HfxZryAlzOi, d’oxyde de Titane Ti02
Le dispositif optique photovoltaïque à filtration plasmonique frontale et multiréfringence variable arrière et concave local selon la figure n°2 caractérisé en ce que le filtre plasmonique (3) ait une longueur égale à la rangée de cellules solaires (1) et constitue une bande réfléchissante bifaciale.
Ce dispositif optique photovoltaïque à filtration plasmonique frontale et miririréfringence variable arrière et concave local selon la figure n°2 caractérisé en ce que la bande réfléchissante constituant le filtre plasmonique (3) ait une largeur inférieure à l’intervalle (e) par unité de bande réfléchissante.
Le dispositif optique photovoltaïque à filtration plasmonique frontale et multiréfringence variable arrière et concave local selon la figure n°5 caractérisé en ce que l’espace libre de passage de lumière entrant et sortant à travers soit d’une largeur (e) entre deux rangées de cellules solaires (1) et de la longueur de la rangée de cellules solaires (1) pour former l’aire (6S).
Ce dispositif optique photovoltaïque à filtration plasmonique frontale et multiréfringence variable arrière et concave local selon les figures 1 et 5 caractérisé en ce que la face supérieure de la matrice (2) de cellules solaires soit encapsulée avec la surface (4’) du dioptre entrant (4) par un matériau encapsulant (5) choisi parmi les silicones, les acryliques.
Le dispositif optique photovoltaïque à filtration plasmonique frontale et multiréfringence variable arrière et concave local selon les figures 1 et 5 caractérisé en ce que le filtre plasmonique (3) par sa face inférieure texturée (3’”) soit orientée vers la face frontale (lf) de cellules solaires (1) et que sa face supérieure texturée (3”) soit encapsulée entre la surface (4*) du dioptre entrant (4) par un matériau encapsulant (6) choisi parmi les silicones, les acryliques.
Ce dispositif optique photovoltaïque à filtration plasmonique frontale et multiréfringence variable arrière et concave local selon la figure n°5 caractérisé en ce que la surface (8s) du filtre multiréfringent variable (8) ait une surface égale à Taire (2s) de la matrice (2) de cellules solaires (1) et constitue trois plans parallèles entre le filtre plasmonique (3) et la matrice de cellules (2) et le filtre multiréfringent variable (8) afin que le dichroïsme résultant du filtre (8) est positionné à la face inférieure (lr) des cellules solaires en superposition en tout point de cette aire (2s).
Le dispositif optique photovoltaïque à filtration plasmonique frontale et multiréfringence variable arrière et concave local selon la figure n°4 caractérisé en ce que le filtre multiréfringent variable (8) comporte : une interface (8i) de collage à partir de matériaux choisis parmi les acryliques, les silicones une combinaison de couches (8a) et (8b) formant un nano-laminé dont chaque (8a) et (8b) varie en épaisseur comprise entre 2Angstrôm et 500Angstrom chacune la couche (8a) est la première et la dernière couche du nano-laminé à indice de réfraction part réelle compris entre 1,45 et 1,55 sur la bande spectrale de 300 à 1600nm la couche (8b) est la combinaison de (8a) dont l’indice de réfraction part réelle varie entre 1,6 et 2 sur la bande spectrale de 300 à 1600nm.
Ce dispositif optique photovoltaïque à filtration plasmonique frontale et multiréfringence variable arrière et concave local selon les figures 2 et 4 caractérisé en ce que le filtre multiréfringent variable (8) consiste à un dichroïsme compris entre λ/10 et λ/2 du spectre incident pour une longueur d’onde λ donnée dont l’interface (8i) peut avoir une texturation de sa surface.
Le dispositif optique (8) caractérisé en ce que la forme concave soit en matériau acrylate dont la surface (8i) interface entre la face (7”) et le filtre (8) a une texturation pyramidale de section inférieure ou égale à 5mm et dont le filtre multiréfringent variable épouse la forme concave pour former le miroir dichroïque dont le diamètre (9) de la forme concave soit au plus égale à l’intervalle (e) et dont la profondeur (10) doit être inférieure à (e/4) et que la surface de ce miroir dichroïque de forme concave soit supérieure ou égale à l’aire (6S) définie par le produit de l’intervalle (e) entre deux rangées de cellules solaires (1) et de la longueur de la rangée de cellules solaires (l)pour former un miroir dichroïque paraboloïde hyperbolique concave.
Un exemple de construction d’un tel dispositif photovoltaïque se compose de : - une matrice de cellules solaires bifaciales à passivation arrière de l’emetteur formée sur silicium monocristallin dopé au Phosphore dont les dimensions du substrat pseudo-carrés sont 156,75x156,75mm pour un rayon de lingot de 205mm : la cellule solaire a une efficacité de conversion de 20,8% minimum pour une puissance maximale de 5,06Watt, interconnectée par un ruban enrobé colle conductrice d’une résine de silicone et de cuivre et nano-fils de cuivre sans plomb : la matrice (2) est constituée de 6 rangées de 10 cellules solaires la matrice est organisée pour avoir 16mm d’espace (e) entre les rangées de cellules connectées en série - dioptre entrant (4) est un verre solaire imprimé trempé thermiquement de silicate à transmission de 96% sur le spetre solaire 1.5AM d’épaisseur de 2mm - la matrice (2) formée est encapsulée par sa face avant soumis en radiation solaire directe par un encapsulant (5) de silicone liquide transparent aux UV laminé par une lamination liquide - le dioptre sortant (7) est un verre solaire imprimé d’épaisseur de 2mm de silicate à trempe de durcissement - le filtre plasmonique est un composé de PET micro-répliqué d’épaisseur de lOOmicron, dont les sillons formant le prisme ont un pas de 20micron et dont la surface est un nano-laminé d’Aluminium, d’oxyde d’aluminium A1203 et en couche de surface un alliage ternaire de HfxAlyOz ce qui augmente la réflectivité sur la bande spectrale de 250-400nm qui sont réfléchis par le filtre à dichroïsme et ont une largeur de 7mm - un filtre multiréfringent variable composé de matériaux acryliques (8a) à indice de réfraction de 1,49 pour une longueur d’onde de 620nm et de matériaux poly-éthylène (8b) à indice de réfraction de 1,76 pour une longueur d’onde de 62Qnm a une interface acrylique (8i) : ce film a un réseau de 100 pour une épaisseur de 350nm et est laminé sur le dioptre sortant (7) du laminé avant de fixer les câbles et la cavité concave a une largeur de 18mm pour une profondeur de 4,5mm.
Un tel dispositif optique photovoltaïque à double filtre plasmonique arrière a une puissance lors du test d’insolation sous condition standard de 360Watt pour seulement 60 cellules solaires de 5,06W
Cette invention permet la réalisation d’une augmentation de la puissance d’un module photovoltaïque à fotre transparence par une faible densité de matrice de cellules solaires par une filtration plasmonique qui n’est pas sensible au photo vieillissement par la combinaison des matériaux intégrés : la géométrie du filtre est adaptée en fonction de la réponse spectrale de la cellule solaire et correspond à la réflexion de longueurs d’ondes entre 600 et 900nm : cette fonctionnalité a un intérêt économique par le coût du silicium diminuant ainsi de 50% le nombre de cellules solaires pour la surface du dioptre entrant d’une part et d’une utilisation du spectre lumineux sortant du dioptre sortant pour diverses applications dont la chroma-culture de différents types de végétaux entre autres et de maîtriser le spectre transmis à travers le dispositif optique photovoltaïque pour des longueurs d’onde selon l’inclinaison de ce dernier.
Claims (3)
- REVENDICATIONS 1 — Dispositif optique photovoltaïque à filtration plasmonique frontale et multiréfringence variable arrière et concave local caractérisé en ce qu’il comporte : Des rangées de cellules solaires bifaciales cristallines (1) ayant une surface frontale (lf) et une surface arrière (Ir) de ratio de conversion photovoltaïque minimum de 80% et interconnectées pour former une matrice (2) encapsulée entre un dioptre entrant (4) et sortant (7) dont la distance (e) séparant deux rangées est égale ou inférieure au segment d’une cellule solaire (1) La surface prise dans le plan de la matrice (2) forme une aire (2s) un filtre plasmonique (3) collé sur le dioptre entrant (4) et positionné en parallèle d’une rangée de cellules solaires (1) dans l’intervalle (e) séparant les cellules solaires (1) et centré sur l’axe médian entre deux rangées de cellules donc */a de (e) Une aire de transmission lumineuse (6S) constituée de l’intervalle (e) par une rangée de cellules solaires (1) Un filtre multiréfringent variable (8) à miroir concave localement (8c) collé sur la surface inférieure (7”) du dioptre sortant (7) recouvrant la surface inférieure (7”) d’une surface égale à l’aire (2s) et dont la zone concave (8c) du filtre (8) est positionnée exactement en superposition parallèle en tout point de l’aire (6S) pour réfléchir les rayons lumineux vers la face arrière (lr) des cellules solaires et vers le filtre plasmonique (3) par divergence des rayons difffactés du miroir dichroïque pataboloïde hyperbolique formant un miroir concave d’interférence(8c). 2 — Dispositif optique photovoltaïque à filtration plasmonique frontale et multiréfringence variable arrière et concave local selon la revendication précédente caractérisé en ce que le filtre plasmonique (3) comporte : Un film d’un polymère (3p) choisi parmi le poly(téréphtalate d’éthylène) (PET), la polyoléfine (PO), un fluoropolymère (PVDF) ayant une micro-réplication bifaciale d’un motif prismatique (3”) et (3’”) de segment inférieur ou égal à 25micron selon un angle inférieur ou égal à 60° un composé nanolaminé (3r) composé de multi-couches des matériaux choisi parmi l’Argent, l’Aluminium, le Silicium, l’Or, le Chrome, le Zinc, le Cuivre, le Nickel, le Cobalt; le Lithium, le Platine des nanotubes de Carbone, de Nitrure de Bore, l’oxyde d’aluminium A1203, l’oxyde d’Hafhium Hf02, l’oxyde de Zirconium Zr02, les alliages ternaires hafnium aluminate HfxAlyOz, les alliages ternaires zirconate d’aluminate ZrxAlyOz, les alliages ternaires hafnium zirconate HfxZryOz, les alliages quaternaires hafnia zirconate d’aluminate HfxZryAlzOi, d’oxyde de Titane Ti02 3 — Dispositif optique photovoltaïque à filtration plasmonique frontale et multiréfringence variable arrière et concave local selon la revendication précédente caractérisé en ce que le filtre plasmonique (3) ait une longueur égale à la rangée de cellules solaires (1) et constitue une bande réfléchissante bi-fadale. 4 — Dispositif optique photovoltaïque à filtration plasmonique frontale et multiréfringence variable arrière et concave local selon la revendication n°2 caractérisé en ce que la bande réfléchissante constituant le filtre plasmonique (3) ait une largeur inférieure à l’intervalle (e) par unité de bande réfléchissante.
- 5 - Dispositif optique photovoltaïque à filtration plasmonique frontale et multiréfringence variable arrière et concave local selon la revendication n°l caractérisé en ce que la face frontale (lf) de la matrice (2) de cellules solaires soit encapsulée avec la surface (4’) du dioptre entrant (4) par un matériau encapsulant (5) choisi parmi les silicones, les acryliques.
- 6 - Dispositif optique photovoltaïque à filtration plasmonique frontale et multiréfringence variable arrière et concave local selon la revendication n°l caractérisé en ce que le filtre plasmonique (3) par sa face inférieure texturée (3’”) soit orientée vers la face frontale (lf) de cellules solaires (1) et que sa face supérieure texturée (3”) soit encapsulée entre la surface (4*) du dioptre entrant (4) par un matériau encapsulant (6) choisi parmi les silicones, les acryliques. -o- 7 — Dispositif optique photovoltaïque à filtration plasmonique frontale et multiréfringence variable arrière et concave local selon la revendication n°l caractérisé en ce que la surface (8s) du filtre multiréfringent variable (8) ait une surface égale à l’aire (2s) de la matrice (2) de cellules solaires (1) et constitue trois plans parallèles entre le filtre plasmonique (3) et la matrice de cellules (2) et le filtre multiréftingent variable (8) afin que le dichroïsme résultant du filtre (8) est positionné à la surface (7”) en superposition en tout point de cette aire (2s) et en parallèle en tout point de cette aire (2s) derrière le dioptre sortant (7) et du filtre plasmonique (3). 8 — Dispositif optique photovoltaïque à filtration plasmonique frontale et multiréftingence variable arrière et concave local selon la revendication n°l caractérisé en ce que le filtre multiréftingent variable (8) comporte : une interface (8i) de collage à partir de matériaux choisis parmi les acryliques, les silicones une combinaison de couches (8a) et (8b) formant un nano-laminé dont chaque (8a) et (8b) varie en épaisseur comprise entre 2Angstrom et 500Angstrôm chacune la couche (8a) est la première et la dernière couche du nano-laminé à indice de réfraction part réelle compris entre 1,45 et 1,55 sur la bande spectrale de 300 à 1600nm la couche (8b) est la combinaison de (8a) dont l’indice de réfraction part réelle varie entre 1,6 et 2 sur la bande spectrale de 300 à 1600nm. 9 — Dispositif optique photovoltaïque à filtration plasmonique frontale et multiréftingence variable arrière et concave local selon la revendication n°l et la revendication n°8 précédente caractérisé en ce que le filtre multiréfringent variable (8) consiste à un dichroïsme compris entre λ/10 et λ/2 du spectre incident pour une longueur d’onde λ donnée et dont l’interface (8i) peut avoir une texturation de sa surface. 10 — Dispositif optique photovoltaïque à filtration plasmonique frontale et multiréftingence variable amère et concave local selon la revendication n°l et n°9 caractérisé en ce que la forme concave soit en matériau acrylate dont la surface (8i) interface entre la face (7”) et le filtre (8) a une texturation pyramidale de section inférieure ou égale à 5mm et dont le filtre multiréfringent variable épouse la forme concave pour former le miroir dichroïque dont le diamètre (9) de la forme concave soit au plus égale à l’intervalle (e) et dont la profondeur (10) doit être inférieure à (e/4) et que la surface de ce miroir dichroïque de forme concave soit supérieure ou égale à l’aire (6S) définie par le produit de l’intervalle (e) entre deux rangées de cellules solaires (1) et de la longueur de la rangée de cellules solaires (1) pour former un miroir dichroïque paraboloïde hyperbolique concave.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| FR1502118A FR3042344B1 (fr) | 2015-10-08 | 2015-10-08 | Dispositif optique photovoltaique a filtration plasmonique frontale et multirefringence variable arriere et concave local |
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| FR1502118A FR3042344B1 (fr) | 2015-10-08 | 2015-10-08 | Dispositif optique photovoltaique a filtration plasmonique frontale et multirefringence variable arriere et concave local |
| FR1502118 | 2015-10-08 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| FR3042344A1 true FR3042344A1 (fr) | 2017-04-14 |
| FR3042344B1 FR3042344B1 (fr) | 2018-02-16 |
Family
ID=55072722
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| FR1502118A Expired - Fee Related FR3042344B1 (fr) | 2015-10-08 | 2015-10-08 | Dispositif optique photovoltaique a filtration plasmonique frontale et multirefringence variable arriere et concave local |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| FR (1) | FR3042344B1 (fr) |
Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2002111035A (ja) * | 2000-09-27 | 2002-04-12 | Sanyo Electric Co Ltd | 両面発電型太陽電池モジュール |
| WO2010058589A1 (fr) * | 2008-11-19 | 2010-05-27 | 凸版印刷株式会社 | Feuille de réutilisation de lumière et module de batterie solaire |
| US20100252107A1 (en) * | 2009-04-02 | 2010-10-07 | Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha | Solar cell module |
| US20120211054A1 (en) * | 2009-11-06 | 2012-08-23 | Yoshinori Suga | Solar cell module |
-
2015
- 2015-10-08 FR FR1502118A patent/FR3042344B1/fr not_active Expired - Fee Related
Patent Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2002111035A (ja) * | 2000-09-27 | 2002-04-12 | Sanyo Electric Co Ltd | 両面発電型太陽電池モジュール |
| WO2010058589A1 (fr) * | 2008-11-19 | 2010-05-27 | 凸版印刷株式会社 | Feuille de réutilisation de lumière et module de batterie solaire |
| US20100252107A1 (en) * | 2009-04-02 | 2010-10-07 | Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha | Solar cell module |
| US20120211054A1 (en) * | 2009-11-06 | 2012-08-23 | Yoshinori Suga | Solar cell module |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| FR3042344B1 (fr) | 2018-02-16 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| JPWO2007040065A1 (ja) | 太陽電池及び太陽電池モジュール | |
| US20090293934A1 (en) | Photoelectric Conversion Device | |
| ES2713415T3 (es) | Película selectiva óptica | |
| FR3042353A1 (fr) | Dispositif optique rapporte sur module photovoltaique a miroir convexe centre et concave symetrique | |
| FR3042350A1 (fr) | Dispositif photonique non encapsule d'augmentation de rendement photovoltaique | |
| FR3042342A1 (fr) | Dispositif optique photovoltaique a filtration plasmonique frontale et multirefringence variable arriere simple convexe et double concave localement | |
| FR3042346A1 (fr) | Dispositif optique photovoltaique a filtration plasmonique bifaciale et multirefringence varialble a miroir dichroique concave local | |
| KR20110087378A (ko) | 불규칙적인 또는 규칙적인 배열의 금속 나노 입자 층을 이용한 실리콘 박막 태양 전지 및 그 제조 방법 | |
| FR3042345A1 (fr) | Dispositif optique photovoltaique a filtration plasmonique bifaciale et multirefringence variable a miroir dichroique convexe local | |
| JP2010287715A (ja) | 薄膜太陽電池およびその製造方法 | |
| FR3042337A1 (fr) | Dispositif optique photovoltaique a filtration dichroique varialble avec miroir dichroique convexe local | |
| CN109196661A (zh) | 光伏组件 | |
| FR3042338A1 (fr) | Dispositif optique photovoltaique a filtration dichroique variable avec miroir dichroique concave local | |
| FR3042344A1 (fr) | Dispositif optique photovoltaique a filtration plasmonique frontale et multirefringence variable arriere et concave local | |
| FR3042336A1 (fr) | Dispositif optique photovoltaique a filtration dichroique variable avec miroir dichroique concave simple et convexe double localement | |
| CN112585767A (zh) | 双面太阳能电池板 | |
| FR3042343A1 (fr) | Dispositif optique photovoltaique a filtration plasmonique frontale et multirefringence variable arriere et convexe local | |
| FR3042341A1 (fr) | Dispositif optique photovoltaique a filtration plasmonique frontale et multirefringence variable arriere simple convave et double convexe localement | |
| FR3042339A1 (fr) | Dispositif optique photovoltaique a filtration plasmonique bifaciale et multirefringence variable arriere simple concave et double convexe localement | |
| FR3042340A1 (fr) | Dispositif optique photovoltaique a filtration plasmonique bifaciale et multirefringence variable arriere simple convexe et double concave localement | |
| KR101543657B1 (ko) | 투명 컬러 태양전지 | |
| JP2016086154A (ja) | 太陽電池モジュール | |
| WO2018078659A1 (fr) | Technique de piégeage de lumière affinée utilisant une cellule solaire à structure globulaire tridimensionnelle | |
| FR3042333A1 (fr) | Dispositif optique photovoltaique a double filtration plasmonique face arriere et simple filtration plasmonique face avant | |
| FR3042354A1 (fr) | Dispositif optique rapporte sur module photovoltaique a miroir dichroique convexe centre et concave dissymetrique |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PLFP | Fee payment |
Year of fee payment: 2 |
|
| PLSC | Publication of the preliminary search report |
Effective date: 20170414 |
|
| PLFP | Fee payment |
Year of fee payment: 3 |
|
| PLFP | Fee payment |
Year of fee payment: 4 |
|
| PLFP | Fee payment |
Year of fee payment: 5 |
|
| PLFP | Fee payment |
Year of fee payment: 6 |
|
| PLFP | Fee payment |
Year of fee payment: 7 |
|
| PLFP | Fee payment |
Year of fee payment: 7 |
|
| ST | Notification of lapse |
Effective date: 20230606 |