FR3071682A1 - METHOD FOR MANUFACTURING A PHOTOVOLTAIC MODULE WITH CONTROL OF THE INTER-SERIAL DISTANCE OF PHOTOVOLTAIC CELLS - Google Patents
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Abstract
L'objet principal de l'invention est un procédé de fabrication d'un module photovoltaïque comportant une première couche, une pluralité de cellules photovoltaïques (4) disposées selon des séries (S), deux séries (S) adjacentes étant séparées d'une distance inter-séries (DS), un ensemble encapsulant, et une deuxième couche, l'ensemble encapsulant et les cellules photovoltaïques (4) étant situés entre les première et deuxième couches, caractérisé en ce que le procédé de fabrication comporte une étape de contrôle de la distance inter-séries (DS) entre deux séries (S) adjacentes de cellules photovoltaïques (4) consistant à appliquer un adhésif isolant électriquement (8) permanent entre les séries (S) adjacentes de cellules photovoltaïques (4) de façon à ce que les séries (S) soient solidaires l'une de l'autre, avant toute étape d'assemblage des couches constitutives du module photovoltaïque.The main object of the invention is a method of manufacturing a photovoltaic module comprising a first layer, a plurality of photovoltaic cells (4) arranged in series (S), two adjacent series (S) being separated from one inter-series distance (DS), an encapsulating assembly, and a second layer, the encapsulating assembly and the photovoltaic cells (4) being located between the first and second layers, characterized in that the manufacturing method comprises a control step of the inter-series distance (DS) between two adjacent series (S) of photovoltaic cells (4) consisting in applying an electrically insulating adhesive (8) between the permanent series (S) of photovoltaic cells (4) in such a way that that the series (S) are integral with each other, before any assembly step of the constituent layers of the photovoltaic module.
Description
PROCÉDÉ DE FABRICATION D'UN MODULE PHOTO VOLTAÏQUE AVEC CONTRÔLE DE LA DISTANCE INTER-SÉRIES DE CELLULES PHOTOVOLTAÏQUESMETHOD FOR MANUFACTURING A PHOTO VOLTAIC MODULE WITH INTERSERIAL DISTANCE CONTROL OF PHOTOVOLTAIC CELLS
DESCRIPTIONDESCRIPTION
DOMAINE TECHNIQUETECHNICAL AREA
La présente invention se rapporte au domaine des modules photovoltaïques, qui comportent un ensemble de cellules photovoltaïques reliées entre elles électriquement, et préférentiellement des cellules photovoltaïques dites « cristallines », c'est-à-dire qui sont à base de silicium monocristallin ou multicristaIlin.The present invention relates to the field of photovoltaic modules, which comprise a set of photovoltaic cells connected to each other electrically, and preferably so-called “crystalline” photovoltaic cells, that is to say which are based on monocrystalline or multicrystalline silicon.
L'invention peut être mise en œuvre pour de nombreuses applications, notamment pour des bâtiments tels que des habitats ou locaux industriels (tertiaires, commerciaux,...), par exemple pour la réalisation de leurs toitures, pour la conception de mobilier urbain, par exemple pour de l'éclairage public, la signalisation routière ou encore la recharge de voitures électriques, voire également être utilisée pour des applications nomades, en particulier pour une intégration sur des voitures, bus ou bateaux, entre autres.The invention can be implemented for many applications, in particular for buildings such as habitats or industrial premises (tertiary, commercial, etc.), for example for the production of their roofs, for the design of urban furniture, for example for public lighting, road signs or even recharging of electric cars, or even be used for nomadic applications, in particular for integration on cars, buses or boats, among others.
L'invention propose ainsi un procédé de fabrication d'un module photovoltaïque comportant l'étape de contrôle de la distance inter-séries entre deux séries adjacentes de cellules photovoltaïques, ainsi qu'un module photovoltaïque obtenu par un tel procédé.The invention thus provides a method of manufacturing a photovoltaic module comprising the step of controlling the inter-series distance between two adjacent series of photovoltaic cells, as well as a photovoltaic module obtained by such a method.
ÉTAT DE LA TECHNIQUE ANTÉRIEUREPRIOR STATE OF THE ART
Un module photovoltaïque est un assemblage de cellules photovoltaïques disposées côte à côte entre une première couche transparente formant une face avant du module photovoltaïque et une seconde couche formant une face arrière du module photovoltaïque.A photovoltaic module is an assembly of photovoltaic cells arranged side by side between a first transparent layer forming a front face of the photovoltaic module and a second layer forming a rear face of the photovoltaic module.
La première couche formant la face avant du module photovoltaïque est avantageusement transparente pour permettre aux cellules photovoltaïques de recevoir un flux lumineux. Elle est traditionnellement réalisée en une seule plaque de verre, présentant une épaisseur typiquement comprise entre 2 et 4 mm, classiquement de l'ordre de 3 mm.The first layer forming the front face of the photovoltaic module is advantageously transparent to allow the photovoltaic cells to receive a light flux. It is traditionally produced in a single glass plate, having a thickness typically between 2 and 4 mm, conventionally of the order of 3 mm.
La deuxième couche formant la face arrière du module photovoltaïque peut quant à elle être réalisée à base de verre ou de métal, entre autres. Elle est souvent formée par une structure polymérique à base d'un polymère isolant électrique, par exemple du type polytéréphtalate d'éthylène (PET) ou polyamide (PA), pouvant être protégée par une ou des couches à base de polymères fluorés, comme le polyfluorure de vinyle (PVF) ou le polyfluorure de vinylidène (PVDF), et ayant une épaisseur de l'ordre de 400 pm.The second layer forming the rear face of the photovoltaic module can for its part be made on the basis of glass or metal, among others. It is often formed by a polymer structure based on an electrical insulating polymer, for example of the polyethylene terephthalate (PET) or polyamide (PA) type, which can be protected by one or more layers based on fluorinated polymers, such as polyvinyl fluoride (PVF) or polyvinylidene fluoride (PVDF), and having a thickness of the order of 400 μm.
Les cellules photovoltaïques, se présentant sous forme de fines plaques d'environ 200 pm d'épaisseur, peuvent être reliées électriquement entre elles (interconnectées) par des éléments de contact électrique avant et arrière, appelés conducteurs de liaison, et formés par exemple par des bandes, ou rubans, ou fils de cuivre étamé, respectivement disposées contre les faces avant (faces se trouvant en regard de la face avant du module photovoltaïque destinée à recevoir un flux lumineux) et arrière (faces se trouvant en regard de la face arrière du module photovoltaïque) de chacune des cellules photovoltaïques.Photovoltaic cells, in the form of thin plates of around 200 μm in thickness, can be electrically connected to one another (interconnected) by front and rear electrical contact elements, called connecting conductors, and formed for example by tapes, or ribbons, or wires of tinned copper, respectively arranged against the front faces (faces lying opposite the front face of the photovoltaic module intended to receive a light flux) and rear (faces lying opposite the rear face of the photovoltaic module) of each of the photovoltaic cells.
Par ailleurs, les cellules photovoltaïques, situées entre les première et deuxième couches formant respectivement les faces avant et arrière du module photovoltaïque, peuvent être encapsulées. De façon classique, l'encapsulant choisi correspond à un polymère du type élastomère (ou caoutchouc), et peut par exemple consister en l'utilisation de deux couches (ou films) de poly(éthylène-acétate de vinyle) (EVA) entre lesquelles sont disposées les cellules photovoltaïques et les conducteurs de liaison des cellules. Chaque couche d'encapsulant peut présenter une épaisseur d'au moins 0,2 mm et un module de Young typiquement compris entre 2 et 400 MPa à température ambiante.Furthermore, the photovoltaic cells, located between the first and second layers respectively forming the front and rear faces of the photovoltaic module, can be encapsulated. Conventionally, the encapsulant chosen corresponds to a polymer of the elastomer (or rubber) type, and may for example consist of the use of two layers (or films) of poly (ethylene vinyl acetate) (EVA) between which the photovoltaic cells and the cell connection conductors are arranged. Each layer of encapsulant may have a thickness of at least 0.2 mm and a Young's modulus typically between 2 and 400 MPa at room temperature.
On a ainsi représenté partiellement et schématiquement, respectivement en coupe sur la figure 1 et en vue éclatée sur la figure 2, un exemple classique de module photovoltaïque 1 comportant des cellules photovoltaïques 4 cristallines.There has thus been shown partially and schematically, respectively in section in FIG. 1 and in exploded view in FIG. 2, a conventional example of a photovoltaic module 1 comprising crystalline photovoltaic cells 4.
Comme décrit précédemment, le module photovoltaïque 1 comporte une face avant 2, généralement réalisée en verre trempé transparent d'épaisseur d'environ 3 mm, et une face arrière 5, par exemple constituée par une feuille polymère, opaque ou transparente, monocouche ou multicouche, ayant un module de Young supérieur à 400 MPa à température ambiante.As described above, the photovoltaic module 1 comprises a front face 2, generally made of transparent tempered glass with a thickness of approximately 3 mm, and a rear face 5, for example constituted by a polymer sheet, opaque or transparent, monolayer or multilayer , having a Young's modulus greater than 400 MPa at room temperature.
Entre les faces avant 2 et arrière 5 du module photovoltaïque 1 se situent les cellules photovoltaïques 4, reliées électriquement entre elles par des conducteurs de liaison 6 et immergées entre deux couches avant 3a et arrière 3b de matériau d'encapsulation formant toutes les deux un ensemble encapsulant 3.Between the front 2 and rear 5 faces of the photovoltaic module 1 are located the photovoltaic cells 4, electrically connected to each other by connecting conductors 6 and immersed between two front layers 3a and rear 3b of encapsulation material both forming a whole encapsulating 3.
Par ailleurs, les figures 1 et 2 représentent également la boîte de jonction 7 du module photovoltaïque 1, destinée à recevoir le câblage nécessaire à l'exploitation du module et raccordant les bandes cuivre du circuit de cellules photovoltaïques. Classiquement, cette boîte de jonction 7 est réalisée en plastique ou en caoutchouc, et présente une étanchéité complète. Enfin, bien que non représenté sur les figures 1 et 2, un cadre en aluminium est prévu autour de l'ensemble des couches décrites auparavant pour finaliser le module photovoltaïque.Furthermore, Figures 1 and 2 also show the junction box 7 of the photovoltaic module 1, intended to receive the wiring necessary for the operation of the module and connecting the copper strips of the photovoltaic cell circuit. Conventionally, this junction box 7 is made of plastic or rubber, and has a complete seal. Finally, although not shown in Figures 1 and 2, an aluminum frame is provided around all of the layers described above to finalize the photovoltaic module.
Comme indiqué précédemment, l'interconnection standard des cellules photovoltaïques 4 dans un module photovoltaïque 1 se fait à l'aide de rubans ou fils de cuivre 6 qui sont soudés ou collés sur la sérigraphie. Comme visible sur la figure 2, les cellules photovoltaïques 4 sont alors regroupées dans des séries S de cellules photovoltaïques 4 interconnectées, appelées encore « strings » selon la dénomination anglaise.As indicated previously, the standard interconnection of the photovoltaic cells 4 in a photovoltaic module 1 is done using copper tapes or wires 6 which are soldered or glued on the screen printing. As can be seen in FIG. 2, the photovoltaic cells 4 are then grouped into series S of interconnected photovoltaic cells 4, also called “strings” according to the English name.
La figure 3 illustre schématiquement et partiellement, en vue de dessus, la disposition relative entre les cellules photovoltaïques 4 et les rubans ou fils de cuivre 6, ainsi que la formation des séries S de cellules photovoltaïques 4. Comme on peut le voir sur cette figure 3 et également sur la figure 2, les séries S de cellules 4 sont espacées d'une distance inter-séries DS qui est généralement de l'ordre de 2 à 3 mm.FIG. 3 schematically and partially illustrates, in top view, the relative arrangement between the photovoltaic cells 4 and the copper strips or wires 6, as well as the formation of the S series of photovoltaic cells 4. As can be seen in this figure 3 and also in FIG. 2, the series S of cells 4 are spaced by an inter-series distance DS which is generally of the order of 2 to 3 mm.
Or, cet espace entre les séries S de cellules photovoltaïques 4 entraîne une baisse du rendement d'un panneau photovoltaïque dans la mesure où il représente une surface qui n'est pas active. II apparaît ainsi souhaitable de pouvoir contrôler, notamment diminuer, la distance DS entre les séries S de cellules photovoltaïques 4 dans un module photovoltaïque 1.However, this space between the series S of photovoltaic cells 4 causes a drop in the efficiency of a photovoltaic panel insofar as it represents a surface which is not active. It thus appears desirable to be able to control, in particular decrease, the distance DS between the S series of photovoltaic cells 4 in a photovoltaic module 1.
EXPOSÉ DE L'INVENTIONSTATEMENT OF THE INVENTION
L'invention a pour but de remédier au moins partiellement aux besoins mentionnés précédemment et aux inconvénients relatifs aux réalisations de l'art antérieur.The object of the invention is to at least partially remedy the needs mentioned above and the drawbacks relating to the embodiments of the prior art.
L'invention a ainsi pour objet, selon l'un de ses aspects, un procédé de fabrication d'un module photovoltaïque comportant :According to one of its aspects, the subject of the invention is therefore a method of manufacturing a photovoltaic module comprising:
- une première couche transparente formant la face avant du module photovoltaïque, destinée à recevoir un flux lumineux,a first transparent layer forming the front face of the photovoltaic module, intended to receive a light flux,
- une pluralité de cellules photovoltaïques disposées côte à côte et reliées électriquement entre elles, les cellules photovoltaïques étant disposées selon des séries, ou encore « strings » selon la dénomination anglais, de cellules photovoltaïques, deux séries adjacentes étant séparées d'une distance inter-séries,- a plurality of photovoltaic cells arranged side by side and electrically connected to each other, the photovoltaic cells being arranged in series, or “strings” according to the English name, of photovoltaic cells, two adjacent series being separated by an inter- series,
- un ensemble encapsulant la pluralité de cellules photovoltaïques,- an assembly encapsulating the plurality of photovoltaic cells,
- une deuxième couche formant la face arrière du module photovoltaïque, l'ensemble encapsulant et la pluralité de cellules photovoltaïques étant situés entre les première et deuxième couches, caractérisé en ce que le procédé de fabrication comporte une étape de contrôle, notamment une étape de diminution, de la distance inter-séries entre deux séries adjacentes de cellules photovoltaïques consistant à appliquer un adhésif isolant électriquement permanent entre les séries adjacentes de cellules photovoltaïques de façon à ce que les séries soient solidaires l'une de l'autre, avant toute étape d'assemblage des couches constitutives du module photovoltaïque.a second layer forming the rear face of the photovoltaic module, the encapsulating assembly and the plurality of photovoltaic cells being located between the first and second layers, characterized in that the manufacturing process comprises a control step, in particular a step of reducing , the inter-series distance between two adjacent series of photovoltaic cells consisting in applying an electrically permanent insulating adhesive between the adjacent series of photovoltaic cells so that the series are integral with each other, before any step d 'assembly of the constituent layers of the photovoltaic module.
Par « adhésif permanent », on entend que l'adhésif constitue un élément constitutif du module photovoltaïque. Autrement dit, il est présent lors de la fabrication du module, et présent dans le module photovoltaïque une fois fabriqué.By "permanent adhesive" is meant that the adhesive constitutes a constituent element of the photovoltaic module. In other words, it is present during the manufacture of the module, and present in the photovoltaic module once manufactured.
De plus, le terme « transparent » signifie que le matériau de la première couche formant la face avant du module photovoltaïque est au moins partiellement transparent à la lumière visible, laissant passer au moins environ 80 % de cette lumière.In addition, the term "transparent" means that the material of the first layer forming the front face of the photovoltaic module is at least partially transparent to visible light, allowing at least about 80% of this light to pass.
En outre, par le terme « encapsulant » ou « encapsulé », il faut comprendre que la pluralité de cellules photovoltaïques est disposée dans un volume, par exemple hermétiquement clos vis-à-vis des liquides, au moins en partie formé par au moins une couche composée d'un matériau polymère dit d'encapsulation. En général, on utilise au moins deux couches d'encapsulation disposées de part et d'autre des cellules photovoltaïques et réunies entre elles après assemblage, notamment par lamination, pour former l'ensemble encapsulant les cellules. Ainsi, initialement, c'est-à-dire avant toute opération d'assemblage, l'ensemble encapsulant peut être constitué par au moins deux couches de matériau d'encapsulation, dites couches de cœur, entre lesquelles la pluralité de cellules photovoltaïques est encapsulée. Toutefois, pendant l'opération d'assemblage, le ou les matériaux d'encapsulation fondent pour ne former, après l'opération d'assemblage, qu'une seule couche (ou ensemble) solidifiée dans laquelle sont noyées ou encapsulées les cellules photovoltaïques.In addition, by the term “encapsulant” or “encapsulated”, it should be understood that the plurality of photovoltaic cells is arranged in a volume, for example hermetically sealed with respect to liquids, at least partly formed by at least one layer composed of a polymer material called encapsulation. In general, at least two encapsulation layers are used, placed on either side of the photovoltaic cells and joined together after assembly, in particular by lamination, to form the assembly encapsulating the cells. Thus, initially, that is to say before any assembly operation, the encapsulating assembly may consist of at least two layers of encapsulation material, called core layers, between which the plurality of photovoltaic cells is encapsulated. . However, during the assembly operation, the encapsulation material (s) melt to form, after the assembly operation, only one solidified layer (or assembly) in which the photovoltaic cells are embedded or encapsulated.
Grâce à l'invention, il peut ainsi être possible de mieux contrôler la distance entre les cellules photovoltaïques d'une série de cellules à une autre, et en particulier de réduire cette distance, de sorte que le rendement global du module photovoltaïque peut être amélioré. Plus précisément, l'invention peut permettre de rapprocher les séries de cellules photovoltaïques dans un module photovoltaïque de sorte que la distance interséries puisse aller jusqu'à être inférieure ou égale à 50 pm. L'utilisation d'un adhésif isolant électriquement pour solidariser les séries de cellules photovoltaïques entre elles peut permettre d'éviter tout chevauchement des séries entre elles pendant l'assemblage, qui peut typiquement se produire lorsque les séries sont disposées trop près les unes des autres. De plus, l'utilisation d'un adhésif isolant électriquement peut permettre d'éviter tout phénomène de court-circuit entre les cellules photovoltaïques. En outre, de façon avantageuse, l'adhésif isolant électriquement peut agir comme un ressort empêchant l'endommagement des cellules photovoltaïques pendant l'assemblage.Thanks to the invention, it may thus be possible to better control the distance between the photovoltaic cells from one series of cells to another, and in particular to reduce this distance, so that the overall efficiency of the photovoltaic module can be improved. . More specifically, the invention can allow the series of photovoltaic cells to be brought together in a photovoltaic module so that the inter-series distance can go up to being less than or equal to 50 μm. The use of an electrically insulating adhesive to secure the series of photovoltaic cells together can make it possible to avoid any overlapping of the series between them during assembly, which can typically occur when the series are arranged too close to one another. . In addition, the use of an electrically insulating adhesive can avoid any phenomenon of short circuit between the photovoltaic cells. In addition, advantageously, the electrically insulating adhesive can act as a spring preventing damage to the photovoltaic cells during assembly.
Le procédé de fabrication selon l'invention peut en outre comporter l'une ou plusieurs des caractéristiques suivantes prises isolément ou suivant toutes combinaisons techniques possibles.The manufacturing method according to the invention may also include one or more of the following characteristics taken in isolation or according to any possible technical combination.
L'adhésif isolant électriquement, appliqué avant sa mise en œuvre pour solidariser les séries, peut être sous forme liquide ou sous forme solide. Cet état liquide ou solide de l'adhésif isolant électriquement est celui avant sa mise en œuvre car, après solidarisation des séries l'une à l'autre, l'adhésif est solide. Le choix d'un adhésif isolant électriquement sous forme liquide ou solide, avant mise en œuvre, peut dépendre du type de matériau utilisé pour cet adhésif.The electrically insulating adhesive, applied before its implementation to secure the series, can be in liquid form or in solid form. This liquid or solid state of the electrically insulating adhesive is that before its implementation because, after the series has been joined to one another, the adhesive is solid. The choice of an electrically insulating adhesive in liquid or solid form, before implementation, may depend on the type of material used for this adhesive.
De préférence, l'adhésif isolant électriquement peut se présenter sous la forme d'un matériau polymère d'encapsulation, notamment choisi parmi : le poly(éthylène-acétate de vinyle) (EVA), les ionomères, les polyoléfines, les acétals de vinyle, tels que les polyvinylbutyrals (PVB), les polydiméthylsiloxanes, les polyuréthanes (PU), ou encore le polyméthacrylate de méthyle (PMMA), l'éthylène-acrylate de méthyle (EMA), le butylacrylate d'éthylène (EBA), l'éthylène-propylène (EPM/EPDM), entre autres.Preferably, the electrically insulating adhesive may be in the form of a polymeric encapsulation material, in particular chosen from: poly (ethylene vinyl acetate) (EVA), ionomers, polyolefins, vinyl acetals , such as polyvinylbutyrals (PVB), polydimethylsiloxanes, polyurethanes (PU), or polymethyl methacrylate (PMMA), ethylene methyl acrylate (EMA), ethylene butylacrylate (EBA), ethylene propylene (EPM / EPDM), among others.
Ces matériaux polymères d'encapsulation sont classiquement utilisés comme matériaux d'encapsulation dans le domaine des modules photovoltaïques, c'est-à-dire des matériaux assurant l'encapsulation des cellules photovoltaïques entre les couches formant les faces avant et arrière.These polymeric encapsulation materials are conventionally used as encapsulation materials in the field of photovoltaic modules, that is to say materials ensuring the encapsulation of photovoltaic cells between the layers forming the front and rear faces.
L'adhésif isolant électriquement peut aussi être un matériau choisi parmi : les copolymères PU-acrylate réticulables par ultraviolet (UV) ou par faisceau d'électrons (EB pour « electron-beam en anglais), les adhésifs époxy, les adhésifs acryliques, entre autres.The electrically insulating adhesive can also be a material chosen from: PU-acrylate copolymers crosslinkable by ultraviolet (UV) or by electron beam (EB), epoxy adhesives, acrylic adhesives, between other.
L'adhésif isolant électriquement peut être appliqué par points, autrement dit ponctuellement, entre les séries de cellules photovoltaïques, sur les bords des cellules photovoltaïques, notamment en au moins un point, préférentiellement en au moins deux points distincts, le long de la longueur des séries.The electrically insulating adhesive can be applied by points, in other words punctually, between the series of photovoltaic cells, on the edges of the photovoltaic cells, in particular at at least one point, preferably at at least two distinct points, along the length of the series.
De plus, l'adhésif isolant électriquement peut être appliqué sur toute la longueur des séries de cellules photovoltaïques par augmentation de la longueur de chaque point de solidarisation, notamment de collage, et/ou par augmentation du nombre de points de solidarisation, notamment de collage.In addition, the electrically insulating adhesive can be applied over the entire length of the series of photovoltaic cells by increasing the length of each connection point, in particular for bonding, and / or by increasing the number of connection points, in particular for bonding. .
Lors de l'application de l'adhésif isolant électriquement, la distance interséries entre deux séries adjacentes de cellules photovoltaïques peut par exemple être comprise entre 1 μιτι et 10 mm, préférentiellement entre 10 μιτι et 2 mm.When applying the electrically insulating adhesive, the interseries distance between two adjacent series of photovoltaic cells can for example be between 1 μιτι and 10 mm, preferably between 10 μιτι and 2 mm.
Par ailleurs, une fois l'adhésif isolant électriquement appliqué entre les séries de cellules photovoltaïques, le procédé de fabrication peut comporter une étape de chauffage, notamment dans le cas d'un adhésif isolant électriquement sous forme solide, et/ou d'irradiation aux rayonnements ultraviolets (UV), notamment dans le cas d'un adhésif isolant électriquement appliqué sous forme liquide.Furthermore, once the electrically insulating adhesive has been applied between the series of photovoltaic cells, the manufacturing process may include a heating step, in particular in the case of an electrically insulating adhesive in solid form, and / or irradiation with ultraviolet (UV) radiation, in particular in the case of an electrically applied insulating adhesive in liquid form.
L'étape d'assemblage des couches constitutives du module photovoltaïque peut par exemple être une étape de lamination, ou encore une étape d'assemblage du module par encapsulation liquide telle que décrite dans la demande internationale WO 2014/192010 Al.The step of assembling the constituent layers of the photovoltaic module can for example be a lamination step, or even a step of assembling the module by liquid encapsulation as described in international application WO 2014/192010 A1.
Selon un premier exemple de réalisation, le procédé peut comporter les étapes successives suivantes :According to a first embodiment, the method can include the following successive steps:
- alignement des séries de cellules photovoltaïques les unes parallèlement aux autres avec une distance inter-séries prédéterminée,- alignment of the series of photovoltaic cells one parallel to the other with a predetermined inter-series distance,
- application de l'adhésif isolant électriquement entre les séries adjacentes de cellules photovoltaïques,- application of the electrically insulating adhesive between the adjacent series of photovoltaic cells,
-solidarisation des séries de cellules photovoltaïques entre elles par chauffage et/ou par irradiation sous rayonnements ultraviolets (UV),-solidarization of the series of photovoltaic cells together by heating and / or by irradiation under ultraviolet (UV) radiation,
- assemblage, notamment par empilement puis par lamination à chaud, de l'ensemble des couches constitutives du module photovoltaïque, notamment de l'ensemble formé par la première couche, l'ensemble encapsulant, les cellules photovoltaïques et la deuxième couche.- Assembling, in particular by stacking then by hot lamination, of all of the layers making up the photovoltaic module, in particular of the assembly formed by the first layer, the encapsulating assembly, the photovoltaic cells and the second layer.
En outre, selon un deuxième exemple de réalisation, le procédé peut comporter les étapes successives suivantes :In addition, according to a second exemplary embodiment, the method may include the following successive steps:
- empilement de la première couche et d'une première couche de l'ensemble encapsulant,stacking of the first layer and of a first layer of the encapsulating assembly,
- positionnement et alignement des séries de cellules photovoltaïques les unes parallèlement aux autres avec une distance inter-séries prédéterminée sur la première couche de l'ensemble encapsulant,positioning and alignment of the series of photovoltaic cells one parallel to the other with a predetermined inter-series distance on the first layer of the encapsulating assembly,
- application de l'adhésif isolant électriquement entre les séries adjacentes de cellules photovoltaïques,- application of the electrically insulating adhesive between the adjacent series of photovoltaic cells,
- solidarisation des séries de cellules photovoltaïques entre elles par chauffage et/ou par irradiation sous rayonnements ultraviolets (UV),- joining of the series of photovoltaic cells together by heating and / or by irradiation under ultraviolet (UV) radiation,
- assemblage, notamment par empilement puis par lamination à chaud, de l'ensemble restant des couches constitutives du module photovoltaïque, notamment de l'ensemble formé par la deuxième couche de l'ensemble encapsulant et la deuxième couche.- Assembling, in particular by stacking then by hot lamination, of the remaining assembly of the constituent layers of the photovoltaic module, in particular of the assembly formed by the second layer of the encapsulating assembly and the second layer.
Le chauffage peut être effectué à une température comprise entre 100°C et 180°C pendant une durée comprise entre 1 min et 10 h, préférentiellement à une température comprise entre 140°C et 160°C pendant une durée comprise entre 3 min et 30 min.Heating can be carried out at a temperature between 100 ° C and 180 ° C for a period between 1 min and 10 h, preferably at a temperature between 140 ° C and 160 ° C for a period between 3 min and 30 min.
De plus, l'étape de lamination à chaud peut être réalisée à une température supérieure ou égale à 120°C et pendant une durée du cycle de lamination d'au moins 10 minutes.In addition, the hot lamination step can be carried out at a temperature greater than or equal to 120 ° C. and for a duration of the lamination cycle of at least 10 minutes.
En outre, l'invention a encore pour objet, selon un autre de ses aspects, un module photovoltaïque obtenu par le biais d'un procédé de fabrication tel que défini précédemment, caractérisé en ce que la distance inter-séries entre les séries adjacentes de cellules photovoltaïques est inférieure ou égale à 100 pm, préférentiellement inférieure ou égale à 50 pm.In addition, the invention also relates, according to another of its aspects, to a photovoltaic module obtained by means of a manufacturing process as defined above, characterized in that the inter-series distance between the adjacent series of photovoltaic cells is less than or equal to 100 pm, preferably less than or equal to 50 pm.
La première couche peut être réalisée en verre, ou encore en au moins un matériau polymère, tel que le polyméthacrylate de méthyle (PMMA), le polycarbonate (PC), des fibres de verre ou de carbone imprégnées, entre autres. La deuxième couche peut être réalisée en verre, en métal ou encore en au moins un matériau polymère tel que le polyméthacrylate de méthyle (PMMA), le polycarbonate (PC), des fibres de verre ou de carbone imprégnées, entre autres.The first layer can be made of glass, or alternatively of at least one polymeric material, such as polymethyl methacrylate (PMMA), polycarbonate (PC), impregnated glass or carbon fibers, among others. The second layer can be made of glass, metal or at least one polymeric material such as polymethyl methacrylate (PMMA), polycarbonate (PC), impregnated glass or carbon fibers, among others.
De plus, l'ensemble encapsulant peut préférentiellement être réalisé à partir de deux couches de poly(éthylène-acétate de vinyle) (EVA) entre lesquelles sont disposées les cellules photovoltaïques.In addition, the encapsulating assembly can preferably be produced from two layers of poly (ethylene-vinyl acetate) (EVA) between which the photovoltaic cells are arranged.
Les cellules photovoltaïques peuvent être choisies parmi : des cellules photovoltaïques homojonction ou hétérojonction à base de silicium monocristallin (c-Si) et/ou multi-cristallin (mc-Si), et/ou des cellules photovoltaïques comprenant au moins un matériau parmi le silicium amorphe (a-Si), le silicium microcristallin (pC-Si), le tellurure de cadmium (CdTe), le cuivre-indium séléniure (CIS) et le cuivre-indium/gallium diséléniure (CIGS), entre autres. Par ailleurs, les cellules photovoltaïques peuvent présenter une épaisseur comprise entre 1 et 300 pm.The photovoltaic cells can be chosen from: homojunction or heterojunction photovoltaic cells based on monocrystalline silicon (c-Si) and / or multi-crystalline (mc-Si), and / or photovoltaic cells comprising at least one material from silicon amorphous (a-Si), microcrystalline silicon (pC-Si), cadmium telluride (CdTe), copper-indium selenide (CIS) and copper-indium / gallium diselenide (CIGS), among others. Furthermore, the photovoltaic cells can have a thickness of between 1 and 300 μm.
Le module photovoltaïque peut en outre comporter une boîte de jonction, destinée à recevoir le câblage nécessaire à l'exploitation du module photovoltaïque.The photovoltaic module can also include a junction box, intended to receive the wiring necessary for the operation of the photovoltaic module.
Par ailleurs, quand bien même la première couche formant la face avant du module photovoltaïque est transparente, la deuxième couche formant la face arrière du module photovoltaïque peut être ou non transparente, étant notamment opaque.Furthermore, even though the first layer forming the front face of the photovoltaic module is transparent, the second layer forming the rear face of the photovoltaic module may or may not be transparent, being in particular opaque.
Le procédé de fabrication et le module photovoltaïque selon l'invention peuvent comporter l'une quelconque des caractéristiques précédemment énoncées, prises isolément ou selon toutes combinaisons techniquement possibles avec d'autres caractéristiques.The manufacturing process and the photovoltaic module according to the invention may include any of the previously stated characteristics, taken in isolation or in any technically possible combination with other characteristics.
BRÈVE DESCRIPTION DES DESSINSBRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS
L'invention pourra être mieux comprise à la lecture de la description détaillée qui va suivre, d'exemples de mise en œuvre non limitatifs de celle-ci, ainsi qu'à l'examen des figures, schématiques et partielles, du dessin annexé, sur lequel :The invention will be better understood on reading the detailed description which follows, of non-limiting examples of implementation thereof, as well as on examining the figures, schematic and partial, of the appended drawing, on which :
- la figure 1 représente, en coupe, un exemple classique de module photovoltaïque comportant des cellules photovoltaïques cristallines,FIG. 1 represents, in section, a conventional example of a photovoltaic module comprising crystalline photovoltaic cells,
- la figure 2 représente, en vue éclatée, le module photovoltaïque de la figure- Figure 2 shows, in exploded view, the photovoltaic module of Figure
1,1
- la figure 3 illustre schématiquement et partiellement, en vue de dessus, la disposition relative entre les cellules photovoltaïques et les conducteurs de liaison, ainsi que la formation des séries de cellules photovoltaïques, pour un module photovoltaïque semblable à celui de la figure 1,FIG. 3 schematically and partially illustrates, in top view, the relative arrangement between the photovoltaic cells and the connection conductors, as well as the formation of the series of photovoltaic cells, for a photovoltaic module similar to that of FIG. 1,
- la figure 4 est une vue semblable à celle de la figure 3 permettant d'illustrer le procédé de fabrication conforme à l'invention par un contrôle entraînant une diminution de la distance inter-séries de cellules photovoltaïques,FIG. 4 is a view similar to that of FIG. 3 making it possible to illustrate the manufacturing process according to the invention by a control resulting in a decrease in the inter-series distance of photovoltaic cells,
- la figure 5 illustre, sous la forme d'un organigramme, un premier exemple de procédé de fabrication conforme à l'invention, etFIG. 5 illustrates, in the form of a flowchart, a first example of a manufacturing process according to the invention, and
- la figure 6 illustre, sous la forme d'un organigramme, un deuxième exemple de procédé de fabrication conforme à l'invention.- Figure 6 illustrates, in the form of a flowchart, a second example of a manufacturing process according to the invention.
Dans l'ensemble de ces figures, des références identiques peuvent désigner des éléments identiques ou analogues.Throughout these figures, identical references may designate identical or analogous elements.
De plus, les différentes parties représentées sur les figures ne le sont pas nécessairement selon une échelle uniforme, pour rendre les figures plus lisibles.In addition, the different parts shown in the figures are not necessarily shown on a uniform scale, to make the figures more readable.
EXPOSÉ DÉTAILLÉ DE MODES DE RÉALISATION PARTICULIERSDETAILED PRESENTATION OF PARTICULAR EMBODIMENTS
Les figures 1, 2 et 3 ont déjà été décrites dans la partie relative à l'état de la technique antérieure. Il est à noter que le module photovoltaïque 1 obtenu par le procédé de fabrication conforme à l'invention peut comporter des couches constitutives semblables à celles décrites en référence aux figures 1, 2 et 3, lesquelles ne sont donc pas nécessairement décrites de nouveau.Figures 1, 2 and 3 have already been described in the section relating to the state of the prior art. It should be noted that the photovoltaic module 1 obtained by the manufacturing method according to the invention may include constituent layers similar to those described with reference to Figures 1, 2 and 3, which are therefore not necessarily described again.
La figure 4 permet d'illustrer schématiquement et partiellement, en vue de dessus, la disposition relative entre les cellules photovoltaïques 4 et les conducteurs de liaison 6, ainsi que la formation des séries S de cellules photovoltaïques 4, pour un module photovoltaïque 1 obtenu par un procédé de fabrication conforme à l'invention, par exemple selon le premier exemple de la figure 5 ou selon le deuxième exemple de la figure 6 décrits ci-après.FIG. 4 illustrates schematically and partially, in top view, the relative arrangement between the photovoltaic cells 4 and the connection conductors 6, as well as the formation of the S series of photovoltaic cells 4, for a photovoltaic module 1 obtained by a manufacturing method according to the invention, for example according to the first example of Figure 5 or according to the second example of Figure 6 described below.
Il est à noter que, pour chaque module photovoltaïque 1 obtenu par le biais du procédé de fabrication conforme à l'invention, les cellules photovoltaïques 4 peuvent être interconnectées par des rubans ou fils en cuivre étamé soudés ou collés, et sont préférentiellement des cellules « cristallines », c'est-à-dire qui sont à base de silicium mono ou multicristaIIin. Elles peuvent en outre présenter une épaisseur comprise entre 1 et 300 pm.It should be noted that, for each photovoltaic module 1 obtained by means of the manufacturing process in accordance with the invention, the photovoltaic cells 4 can be interconnected by tapes or wires of tinned copper welded or glued, and are preferably cells " crystalline ", that is to say which are based on mono or multicrystalline silicon. They can also have a thickness of between 1 and 300 μm.
Conformément à l'invention, les séries S de cellules photovoltaïques 4, qui sont habituellement espacées les unes des autres d'une distance inter-séries DS comprise entre 2 et 3 mm, sont ici solidarisées, notamment par collage, entre elles par le biais d'un adhésif isolant électriquement 8, avant toute étape d'assemblage du module, et notamment toute étape de lamination dans le cas d'un assemblage par lamination, en particulier par lamination à chaud. De cette façon, il est possible d'éviter leur chevauchement pendant l'étape d'assemblage et de les rapprocher.According to the invention, the series S of photovoltaic cells 4, which are usually spaced from one another by an inter-series distance DS of between 2 and 3 mm, are here joined, in particular by gluing, to each other by means of an electrically insulating adhesive 8, before any assembly step of the module, and in particular any lamination step in the case of an assembly by lamination, in particular by hot lamination. In this way, it is possible to avoid their overlapping during the assembly step and to bring them together.
La distance prédéterminée inter-séries DS entre les séries S adjacentes, avant l'application de l'adhésif 8, est par exemple comprise entre 1 pm et 10 mm, et préférentiellement entre 10 pm et 2 mm. Cette distance DS peut être fixée par l'épaisseur du matériau utilisé dans le cas d'un adhésif 8 appliqué sous forme solide ou bien encore à l'aide de cales ou d'un positionnement robotisé des séries S dans le cas d'un adhésif 8 appliqué sous forme liquide.The predetermined inter-series distance DS between the adjacent series S, before the application of the adhesive 8, is for example between 1 μm and 10 mm, and preferably between 10 μm and 2 mm. This distance DS can be fixed by the thickness of the material used in the case of an adhesive 8 applied in solid form or even using shims or a robotic positioning of the S series in the case of an adhesive. 8 applied in liquid form.
L'application de l'adhésif 8 peut se faire de différentes manières. Par exemple, comme représenté sur la figure 4, l'adhésif 8 peut être appliqué par points entre les séries S. Dans cet exemple, six points d'adhésif 8 sont appliqués le long de la longueur des séries S, en particulier trois points d'adhésif 8 par cellule photovoltaïque 4, appliqué sur les bords des cellules 4, à savoir un point en partie supérieure, un point au milieu et un point en partie inférieure de chaque cellule. Ces points d'application de l'adhésif 8 sont distincts les uns des autres, et préférentiellement régulièrement espacés les uns des autres. Il est également possible de prévoir une application de l'adhésif 8 sur toute la longueur des séries S par une augmentation de la longueur des points d'application et/ou une augmentation du nombre de points d'application de l'adhésif 8.The application of the adhesive 8 can be done in different ways. For example, as shown in FIG. 4, the adhesive 8 can be applied by points between the series S. In this example, six points of adhesive 8 are applied along the length of the series S, in particular three points d adhesive 8 per photovoltaic cell 4, applied to the edges of the cells 4, namely a point in the upper part, a point in the middle and a point in the lower part of each cell. These adhesive 8 application points are distinct from each other, and preferably regularly spaced from each other. It is also possible to provide for an application of the adhesive 8 over the entire length of the series S by an increase in the length of the application points and / or an increase in the number of application points of the adhesive 8.
De plus, la dispense d'adhésif 8 peut se faire uniquement sur certaines cellules photovoltaïques 4 des séries S, par exemple une cellule sur deux, voire une cellule sur trois, etc.In addition, the dispensing of adhesive 8 can be done only on certain photovoltaic cells 4 of the S series, for example one cell in two, even one cell in three, etc.
Par ailleurs, l'adhésif 8 utilisé et qui sera appliqué peut se présenter sous une forme solide ou une forme liquide. De façon préférentielle, l'adhésif 8 est un matériau polymère de type encapsulant, en particulier pour le domaine des modules photovoltaïques.Furthermore, the adhesive 8 used and which will be applied may be in a solid form or a liquid form. Preferably, the adhesive 8 is an encapsulating polymer material, in particular for the field of photovoltaic modules.
Les encapsulants se présentent avec différentes viscosités pour une application dans le domaine des modules photovoltaïques, de l'état solide à l'état liquide. Les encapsulants peuvent ainsi se présenter principalement sous forme de feuille solide, comme par exemple : le poly(éthylène-acétate de vinyle) (EVA), l'éthylène-acrylate de méthyle (EMA), le butylacrylate d'éthylène (EBA), l'éthylène-propylène (EPM/EPDM), les ionomères, les polyoléfines et les acétals de vinyle, tels que les polyvinylbutyrals (PVB). Certains se présentent sous forme solide ou liquide, comme par exemple : les polydiméthylsiloxanes et les polyuréthanes (PU). Enfin, d'autres encapsulants se présentent généralement sous forme liquide, comme par exemple le polyméthacrylate de méthyle (PMMA). Ces matériaux conviennent pour constituer l'adhésif isolant électriquement 8 utilisé dans le procédé de fabrication selon l'invention.Encapsulants come in different viscosities for application in the field of photovoltaic modules, from solid to liquid state. The encapsulants can thus be mainly in the form of a solid sheet, such as for example: poly (ethylene-vinyl acetate) (EVA), ethylene-methyl acrylate (EMA), ethylene butylacrylate (EBA), ethylene-propylene (EPM / EPDM), ionomers, polyolefins and vinyl acetals, such as polyvinylbutyrals (PVB). Some are in solid or liquid form, such as: polydimethylsiloxanes and polyurethanes (PU). Finally, other encapsulants are generally in liquid form, for example polymethyl methacrylate (PMMA). These materials are suitable for constituting the electrically insulating adhesive 8 used in the manufacturing process according to the invention.
Selon l'adhésif 8 utilisé, l'étape de solidarisation des séries entre elles peut s'effectuer par chauffage et/ou par rayonnement aux ultraviolets (UV), notamment par chauffage dans le cas d'un adhésif 8 solide, et par rayonnement aux ultraviolets (UV) ou chauffage dans le cas d'un adhésif 8 liquide.Depending on the adhesive 8 used, the step of joining the series together can be carried out by heating and / or by ultraviolet (UV) radiation, in particular by heating in the case of a solid adhesive 8, and by radiation to ultraviolet (UV) or heating in the case of a liquid adhesive 8.
Les figures 5 et 6 illustrent, sous la forme d'organigrammes, deux exemples de réalisation du procédé de fabrication conforme à l'invention.Figures 5 and 6 illustrate, in the form of flowcharts, two exemplary embodiments of the manufacturing process according to the invention.
Tout d'abord, en référence à la figure 5, le procédé comporte une étape A consistant à réaliser un alignement des séries S de cellules photovoltaïques 4 les unes parallèlement aux autres en espaçant les séries S adjacentes d'une distance inter-séries DS prédéterminée, notamment comprise entre 1 qm et 10 mm, et préférentiellement entre 10 qm et 2 mm.First of all, with reference to FIG. 5, the method comprises a step A consisting in carrying out an alignment of the S series of photovoltaic cells 4 one parallel to the other, spacing the adjacent S series by a predetermined inter-series distance DS , especially between 1 qm and 10 mm, and preferably between 10 qm and 2 mm.
Puis, dans le cas d'un adhésif 8 sous forme solide, l'étape B consiste à ajouter des morceaux d'adhésif 8 entre les séries S adjacentes et à resserrer les séries S les unes contre les autres.Then, in the case of an adhesive 8 in solid form, step B consists in adding pieces of adhesive 8 between the adjacent S series and tightening the S series against each other.
Dans le cas d'un adhésif 8 appliqué sous forme liquide, l'étape B consiste à dispenser l'adhésif 8 liquide entre les séries S adjacentes.In the case of an adhesive 8 applied in liquid form, step B consists in dispensing the liquid adhesive 8 between the adjacent series S.
Ensuite, l'étape C consiste à réaliser la solidarisation, notamment le collage ou la réticulation, de l'adhésif 8. Ainsi, il est effectué un chauffage à une température comprise entre 100°C et 180°C, pendant une durée comprise entre 1 min et 10 h, et préférentiellement à une température comprise entre 140°C et 160°C, pendant une durée comprise entre 3 min et 30 min, ou bien alors à une irradiation par rayonnements ultraviolets (UV).Then, step C consists in securing, in particular bonding or crosslinking, the adhesive 8. Thus, heating is carried out at a temperature between 100 ° C and 180 ° C, for a period between 1 min and 10 h, and preferably at a temperature between 140 ° C and 160 ° C, for a period between 3 min and 30 min, or else irradiation by ultraviolet (UV) radiation.
Plus précisément, dans le cas d'un adhésif 8 sous forme solide, le chauffage sera privilégié. Dans le cas d'un adhésif 8 appliqué sous forme liquide, le chauffage ou l'utilisation des rayons UV peuvent être utilisés, le choix dépendant du matériau utilisé pour l'adhésif isolant électriquement 8.More specifically, in the case of an adhesive 8 in solid form, heating will be preferred. In the case of an adhesive 8 applied in liquid form, heating or the use of UV rays can be used, the choice depending on the material used for the electrically insulating adhesive 8.
Les deux dernières étapes D et E correspondent alors au procédé classique de réalisation d'un module photovoltaïque 1. L'étape D consiste à empiler les différentes couches constitutives du module photovoltaïque 1, à savoir notamment l'ensemble formé par la première couche 2, l'ensemble encapsulant 3, les cellules photovoltaïques 4, en réalisant le soudage par rubans ou fils de cuivre 6, et la deuxième couche 5. L'étape E correspond enfin à la lamination à chaud, par exemple à une température supérieure ou égale à 120°C et pendant une durée du cycle de lamination d'au moins 10 minutes.The last two steps D and E then correspond to the conventional method for producing a photovoltaic module 1. Step D consists in stacking the different layers constituting the photovoltaic module 1, namely in particular the assembly formed by the first layer 2, the encapsulating assembly 3, the photovoltaic cells 4, by carrying out welding by ribbons or copper wires 6, and the second layer 5. Stage E finally corresponds to hot lamination, for example at a temperature greater than or equal to 120 ° C and for a duration of the lamination cycle of at least 10 minutes.
En référence à la figure 6, le deuxième exemple de procédé de fabrication selon l'invention est préférentiellement applicable dans le cas d'un adhésif isolant électriquement 8 sous une forme liquide.With reference to FIG. 6, the second example of a manufacturing method according to the invention is preferably applicable in the case of an electrically insulating adhesive 8 in a liquid form.
Il comporte tout d'abord une étape A' de réalisation standard d'un module photovoltaïque 1 consistant à empiler la première couche 2 et la première couche 3a de l'ensemble encapsulant 3.It firstly comprises a step A ′ of standard production of a photovoltaic module 1 consisting in stacking the first layer 2 and the first layer 3a of the encapsulating assembly 3.
Puis, l'étape B' consiste à positionner et à aligner les séries S de cellules photovoltaïques 4 les unes parallèlement aux autres avec une distance inter-séries DS prédéterminée sur la première couche 3a de l'ensemble encapsulant 3, notamment comprise entre 1 pm et 10 mm, et préférentiellement entre 10 pm et 2 mm.Then, step B 'consists in positioning and aligning the series S of photovoltaic cells 4 one parallel to the other with a predetermined inter-series distance DS on the first layer 3a of the encapsulating assembly 3, in particular between 1 μm and 10 mm, and preferably between 10 pm and 2 mm.
L'étape C' consiste alors à appliquer l'adhésif 8 entre les séries S adjacentes de cellules photovoltaïques 4.Step C ′ then consists in applying the adhesive 8 between the adjacent series S of photovoltaic cells 4.
La solidarisation, notamment le collage ou la réticulation, des séries S est réalisé dans l'étape D' par irradiation sous rayonnements ultraviolets (UV) dont les modalités de réalisation sont déterminées par le choix du matériau de l'adhésif 8.The joining, in particular bonding or crosslinking, of the S series is carried out in step D ′ by irradiation under ultraviolet (UV) radiation, the methods of realization of which are determined by the choice of the material of the adhesive 8.
Ensuite, les deux dernières étapes E' et F' correspondent à un procédé classique de réalisation d'un module photovoltaïque 1. L'étape E' permet l'empilement de l'ensemble restant des couches constitutives du module photovoltaïque 1, à savoir l'ensemble formé par la deuxième couche 3b de l'ensemble encapsulant 3 et la deuxième couche 5. Enfin, l'étape F' correspond enfin à la lamination à chaud, par exemple à une température supérieure ou égale à 120°C et pendant une durée du cycle de lamination 10 d'au moins 10 minutes.Then, the last two steps E ′ and F ′ correspond to a conventional method for producing a photovoltaic module 1. Step E ′ allows the remaining set of layers constituting the photovoltaic module 1 to be stacked, namely l 'assembly formed by the second layer 3b of the encapsulating assembly 3 and the second layer 5. Finally, step F' finally corresponds to hot lamination, for example at a temperature greater than or equal to 120 ° C and for a duration of the lamination cycle 10 of at least 10 minutes.
Bien entendu, l'invention n'est pas limitée aux exemples de réalisation qui viennent d'être décrits. Diverses modifications peuvent y être apportées par l'homme du métier.Of course, the invention is not limited to the exemplary embodiments which have just been described. Various modifications can be made by those skilled in the art.
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