FR3076949A1 - OPTICAL AND PHOTONIC DEVICE OF AN AGRIVOLTAIC MODULE - Google Patents

OPTICAL AND PHOTONIC DEVICE OF AN AGRIVOLTAIC MODULE Download PDF

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Abstract

Dispositif optique et photonique d'un module agrivoltaïque caractérisé en ce qu'il comporte : Des rangées de cellules solaires (1) ayant une surface frontale (1f) et une surface arrière (1r) et interconnectées pour former une matrice (2) ayant une aire (2s) incluant les espaces libres entre rangées de cellules solaires, encapsulée entre un dioptre entrant (4) et sortant (7) dont la distance (e) séparant deux rangées de cellules solaires (1) est égale ou inférieure au segment le plus long d'une cellule solaire (1) Une aire de transmission lumineuse (LS) constituée des intervalles (e) entre rangées de cellules solaires (1) définie selon le ratio surfacique avec l'aire (2s) tel que (LS) soit supérieure ou égale à 0,42 de l'aire (2s) Un dispositif optique et photonique (8) collé sur la surface (7'') et d'une surface égale à l'aire (2s) composé d'un filtre optique (8fd) et d'un concentrateur photonique (8ce) et d'un filtre plasmonique (8fp), le dispositif (8) est positionné exactement en superposition parallèle en tout point de l'aire (6S) pour réfléchir une sélection de rayons lumineux vers la face arrière (1r) des cellules solaires et pour transmettre une sélection de bandes spectrales correspondant précisément et exclusivement aux différents pics d'absorptions des photo récepteurs des végétaux héliotropes couvrant les trois mécanismes de développement du végétal à savoir la photo morphogénèse, la photo synthèse et le photo périodisme. Le dispositif (8) est positionné pour ne pas en surimposition sur les boitiers de connection (6+) et (6-) comme le montre la figure n°1Optical and photonic device of an agrivoltaic module characterized in that it comprises: Rows of solar cells (1) having a front surface (1f) and a rear surface (1r) and interconnected to form a matrix (2) having a area (2s) including the free spaces between rows of solar cells, encapsulated between an incoming (4) and outgoing (7) diopter whose distance (e) separating two rows of solar cells (1) is equal to or smaller than the most along a solar cell (1) A light transmission area (LS) consisting of the intervals (e) between rows of solar cells (1) defined according to the surface ratio with the area (2s) such that (LS) is greater than or equal to 0.42 of the area (2s) An optical and photonic device (8) bonded to the surface (7 '') and an area equal to the area (2s) composed of an optical filter ( 8fd) and a photonic concentrator (8ce) and a plasmonic filter (8fp), the device (8) is posit ionized exactly in parallel superposition at any point of the area (6S) to reflect a selection of light rays towards the rear face (1r) of the solar cells and to transmit a selection of spectral bands corresponding precisely and exclusively to the different absorption peaks photo receptors of heliotropic plants covering the three mechanisms of plant development, namely photo morphogenesis, photo synthesis and photo periodism. The device (8) is positioned so as not to be superimposed on the connection boxes (6+) and (6-) as shown in FIG.

Description

Dispositif optique et photonique d’un module agrivoltaïqueOptical and photonic device of an agrivoltaic module

Introduction à l’art :Introduction to 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 courant 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 type 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 solairesThe manufacture of a crystalline photovoltaic module requires the following process: cleaning the glass or positioning a material with high transparency positioning an EVA encapsulating film "Ethylene Vinyl Acetate" which is mainly ethylene vinyl acetate on the glass or material highly transparent soldering of a copper tape having a protective layer based on an alloy based on silver, lead and tin: the temperature of the solder does not exceed 250 ° C and does not last more than 3 seconds per solar cell having zones in the form of a current collector line of metallization of the emitter over a width of 1.5 to 3 millimeters interconnection of the negative polarity 'front face of a cell of a substrate of P type with positive polarity 'rear face of a cell of a P type substrate' for example arrangement in row of welded cells interconnection of rows for mounting in s rie of solar cells requiring welding of each line of current collector positioning of an encapsulating film on the matrix of cells positioning of a rear electrical protection film or a glass or other insulating material lamination for encapsulation purposes solar cells

Cette technique est unilatéralement utilisée mais a des inconvénients :This technique is used unilaterally but has drawbacks:

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 l’EVA 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 :the EVA encapsulating material has a viscosity of great variability as a function of temperature, which induces mechanical pressure on the entire device of the interconnected solar cells, the EVA encapsulating material containing 1% of water liberates acetic acid and hydrogen peroxide permanently which are trapped in the photovoltaic module causing corrosion, chemical reactions with the surfaces of solar cells, chemical reactions with the inner surface of the glass and creates corrosion of the glass by the formation of halides which are electron traps but also with the polymer used in electrical protection of the module, the EVA material having a refractive index of real part varying between 1.49 and 1.47 on the band of solar radiation, which corresponds to a close spectral response. white glass used, namely that the glass has a special treatment, the EVA material being crosslinked on the glass surface, it is very difficult to separate by some techniques that it is the EVA film of the glass and the recycling of the glass comprising the EVA makes the materials constituting the glass too polluted and therefore make the recycling of the module non-functional the encapsulation of 60 solar cells on monocrystalline silicon of wafer in pseudo square format of 156mm side obtained by the Czochralski growth method, “CZ” homojunction cell and homogeneous emitter of 18.6% of yield involves the following losses:

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 1300nm représentant 80% du spectrefrom a ribbon interconnecting the cells 2mm wide by 0.2mm thick in series and interconnecting the rows of heat-sealed cells by a 5 by 0.3mm ribbon, the electrical losses are 2.5% the optical losses are 1% for a glass with a porous silica layer with a refractive index varying between 1.23 and 1.33 for a glass of transmittance on the solar spectrum of 93% the crystalline module of these 60 solar cells of 18.6% will have a yield of 15.85% or 2.75% and its behavior in temperature will be very affected by the encapsulation of the solar cell of 18.6% on silicon CZ orientation "1-0-0 »With homogeneous emitter will have a coefficient of variation of its power compared to the temperature of a negative factor of 0.45% / ° Kelvin and the crystalline module using EVA among others will have a coefficient of variation of its power of a negative factor of 0.51% / ° K the combination of 93% glass materials transmittance with EVA and cells with homogeneous emitter is compatible but the technological evolution of homojunction cells towards selective emitters and back passivations, the spectral response of the cells evolve greatly making the combination of the materials of a module improper and not efficient the silicon crystalline module is also characterized by the optical behavior of silicon, namely a high absorption coefficient in ultraviolet "UV" and almost transparency to infrared "IR" and the behavior as a function of the temperature of a crystalline module is intimately linked to the ability to capture the spectral solar band, the wavelengths of 250 to 1300nm representing 80% of the spectrum

-2La présente invention décrit un dispositif intégré optique et photonique 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.The present invention describes an integrated optical and photonic device making it possible to filter the light spectrum by three components to provide the photon at the junction of the solar cell with absorbed wavelengths and transmit the useful wavelengths to applications under the panel. photovoltaic and reflect the wavelengths that are not useful for photovoltaic production.

Description du dispositif optique et photonique d’un module asrivoltaïaueDescription of the optical and photonic device of an asrivoltaïaue module

Dispositif optique et photonique d’un module agrivoltaïque caractérisé selon les figures 1 et 2 en ce qu’il comporte :Optical and photonic device of an agrivoltaic module characterized according to Figures 1 and 2 in that it comprises:

Des rangées de cellules solaires (1) ayant une surface frontale (lf) et une surface arrière (lr) et interconnectées pour former une matrice (2) ayant une aire (2s) incluant les espaces libres entre rangées de cellules solaires, encapsulée entre un dioptre entrant (4) et sortant (7) dont la distance (e) séparant deux rangées de cellules solaires (1) est égale ou inférieure au segment le plus long d’une cellule solaire (1)Arrays of solar cells (1) having a front surface (lf) and a rear surface (lr) and interconnected to form a matrix (2) having an area (2s) including the free spaces between rows of solar cells, encapsulated between a incoming (4) and outgoing (7) diopter whose distance (e) separating two rows of solar cells (1) is equal to or less than the longest segment of a solar cell (1)

Une aire de transmission lumineuse (LS) constituée des intervalles (e) entre rangées de cellules solaires (1) définie selon le ratio surfacique avec l’aire (2s) tel que (LS) soit supérieure ou égale à 0,42 de l’aire (2s) ....A light transmission area (LS) consisting of the intervals (e) between rows of solar cells (1) defined according to the surface ratio with the area (2s) such that (LS) is greater than or equal to 0.42 of the area (2s) ....

Un dispositif optique et photonique (8) collé sur la surface (7”) et d’une surface égale à l’aire (2s) composé d’un filtre optique (8fd) et d’un concentrateur photonique (8ce) et d’un filtre plasmonique (8fp), le dispositif (8) est positionné exactement en superposition parallèle en tout point de l’aire (6S) pour réfléchir une sélection de rayons lumineux vers la face arrière (lr) des cellules solaires et pour transmettre une sélection de bandes spectrales correspondant précisément et exclusivement aux différents pics d’absorptions des photo récepteurs des végétaux héliotropes couvrant les trois mécanismes de développement du végétal à savoir la photo morphogénèse, la photo synthèse et le photo périodisme.An optical and photonic device (8) bonded to the surface (7 ”) and an area equal to the area (2s) composed of an optical filter (8fd) and a photonic concentrator (8ce) and a plasmon filter (8fp), the device (8) is positioned exactly in parallel superposition at any point in the area (6S) to reflect a selection of light rays towards the rear face (lr) of the solar cells and to transmit a selection spectral bands corresponding precisely and exclusively to the different absorption peaks of the photo-receptors of heliotropic plants covering the three mechanisms of plant development, namely photo morphogenesis, photo synthesis and photo periodism.

Le dispositif (8) est positionné pour ne pas être en surimposition sur les boîtiers de connection (6+) et (6-) comme le montre la figure n°lThe device (8) is positioned so as not to be superimposed on the connection boxes (6+) and (6-) as shown in figure n ° l

Le dispositif optique et photonique d’un module agrivoltaïque selon la figure n°2 caractérisé en ce que l’espace libre de passage de lumière entrant à travers le module agrivoltaïque 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 (LS).The optical and photonic device of an agrivoltaic module according to FIG. 2 characterized in that the free space for the passage of light entering through the agrivoltaic module is of a width (e) between two rows of solar cells (1 ) and the length of the row of solar cells (1) to form the area (LS).

Ce dispositif optique et photonique d’un module agrivoltaïque selon les figures 1 et 2 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, les thermoplastiques et que la surface (4”) soit d’un indice de réfraction inférieur de 10% à l’indice de réfraction du dioptre entrant (4).This optical and photonic device of an agrivoltaic module according to FIGS. 1 and 2 characterized in that the upper face of the matrix (2) of solar cells is encapsulated with the surface (4 ′) of the incoming diopter (4) by a material encapsulant (5) chosen from silicones, acrylics, thermoplastics and the surface (4 ”) has a refractive index 10% lower than the refractive index of the incoming diopter (4).

Ce dispositif optique et photonique d’un module agrivoltaïque selon les figures n°l et 2 caractérisé en ce que la surface du dispositif optique et photonique (8) ait une surface égale à l’aire (2s) et constitue deux plans parallèles.This optical and photonic device of an agrivoltaic module according to FIGS. 1 and 2 characterized in that the surface of the optical and photonic device (8) has a surface equal to the area (2s) and constitutes two parallel planes.

Le dispositif optique et photonique (8) est conçu pour que la réflexion des rayons lumineux correspond à 80% de la réponse spectrale de la face arrière d’une cellule solaire bifaciale dont la figure n°3 donne le comportement par l’Efficience Quantique Interne (IQE) et Externe (EQE) : le filtre à dichroïsme doit donc avoir la propriété de réfléchir des bandes spectrales entre 400 et llOOnm.The optical and photonic device (8) is designed so that the reflection of light rays corresponds to 80% of the spectral response of the rear face of a bifacial solar cell whose figure n ° 3 gives the behavior by Internal Quantum Efficiency (IQE) and External (EQE): the dichroism filter must therefore have the property of reflecting spectral bands between 400 and 11OOnm.

La réponse spectrale (SR) de cette cellule solaire bifaciale a un extrêmum à lOOOnm, donc toute onde corpusculaire ayant un photon de longueur d’onde de lOOOnm et ayant traverser l’aire (LS) devra au-moins être réfléchi par le filtre plasmonique 8fp pour que la face arrière de la cellule solaire face arrière (lr) ait une absorption maximale dans sa jonction NP.The spectral response (SR) of this bifacial solar cell has an extremum at lOOOnm, therefore any corpuscular wave having a photon of wavelength of lOOOnm and having to cross the area (LS) must at least be reflected by the plasmonic filter 8fp so that the rear face of the rear face solar cell (lr) has maximum absorption in its NP junction.

Le dispositif optique et photonique d’un module agrivoltaïque selon la figure n°4 caractérisé en ce que le dispositif optique et photonique (8) comporte :The optical and photonic device of an agrivoltaic module according to FIG. 4 characterized in that the optical and photonic device (8) comprises:

un filtre optique (8fd) qui peut être soit filtre à dichroïsme tel qu’un miroir de Bragg, un filtre multiréfringent, un filtre à multiréfringences variables un concentrateur photonique (8c) qui est un complexe de matériaux laminés dopés par des nano dots ou des pigments fluorescents ou la combinaison de nano dots et de pigments fluorescents.an optical filter (8fd) which can either be a dichroism filter such as a Bragg mirror, a multirefringent filter, a variable multirefringence filter a photonic concentrator (8c) which is a complex of laminated materials doped with nano dots or fluorescent pigments or the combination of nano dots and fluorescent pigments.

-3un filtre plasmonique (8fp) qui est un complexe de polymère dopé par des nano-objets d’un métal défini et de forme prédéfinie et selon une densité précise et un agencement de monocouche précisément.-3a plasmonic filter (8fp) which is a polymer complex doped by nano-objects of a defined metal and of predefined shape and according to a precise density and an arrangement of monolayer precisely.

Le filtre optique (8fd) est un filtre à dichroïsme préférentiellement et à multiréfringence variable très préférentiellement et selon la figure n°8 comporte :The optical filter (8fd) is a filter with preferential dichroism and with variable multirefringence very preferentially and according to FIG. 8 comprises:

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.a combination of layers (8a) and (8b) forming a nano-laminate, each of which (8a) and (8b) varies in thickness between 2Angstrôm and 500Angstrom each layer (8a) is the first and last layer of the nano-laminate with a real part refractive index of between 1.45 and 1.55 on the spectral band from 300 to 1600nm the layer (8b) is the combination of (8a) whose real part refractive index varies between 1.6 and 2 on the spectral band from 300 to 1600nm.

Selon la figure n°4 le filtre (8fd) réfléchit une bande spectrale principale entre 600 et 1300nm ce qui correspond à 80% de la réponse spectrale de la face arrière de cellule solaire bifaciale (lr) : la figure n°4 ne fait état du comportement en réflexion et transmission pour un angle fixe de 8°, dont la bande spectrale réfléchie va varier vers de lOOnm soit de 500 à llOOnm pour un angle de 80°.According to figure n ° 4 the filter (8fd) reflects a main spectral band between 600 and 1300nm which corresponds to 80% of the spectral response of the rear face of bifacial solar cell (lr): figure n ° 4 does not show behavior in reflection and transmission for a fixed angle of 8 °, whose reflected spectral band will vary towards lOOnm or from 500 to 11OOnm for an angle of 80 °.

La transmission du filtre (8fd) assure une transmission de l’onde corpusculaire incidente sur le concentrateur photonique (8ce) soit pour un angle de 8° la transmission spectrale de 400-600nm.The transmission of the filter (8fd) ensures transmission of the incident corpuscular wave on the photonic concentrator (8ce), i.e. for an angle of 8 ° the spectral transmission of 400-600nm.

Le concentrateur photonique (8ce) est un complexe de milieux photoniques et comporte au-moins un milieu photonique parmi :The photonic concentrator (8ce) is a complex of photonic media and comprises at least one photonic medium from:

un polymère choisi parmi les résines silicone et époxy, poly éthylènes, les acryliques, les polyamides, les polycarbonates et dopé par un pigment à partir du pérylène et préférentiellement de N,N-Bis(2,6diisopropylphenyl)-l,6,7,12-tetraphenoxyperylene-3,4:9,10-tetracarbonate (C72 H58 N2 08) un polymère choisi parmi les résines silicone et époxy ,poly éthylènes, les acryliques, les polyamides, les polyacrylamides, les polycarbonates et dopé par une protéine de phycobilisome un polymère choisi parmi les résines silicone et époxy poly éthylènes, les acryliques, les polyamides, les polyacrylamides, les polycarbonates et dopé par une famille de nano dots décrite dans une autre demande de brevet d’invention du même auteur à savoir un noyau du nano cristal (N) constitué d’un alliage à base de Ct-An où Ct est une combinaison anionique choisie parmi le Cadnium, Zinc, Mercure, Coppemicium ou de leurs alliages par combinaison de Cd, Zn, Hg, Cn et où An est une combinaison cationique choisie parmi le Tellure, Sélénium, Soufre ou de leurs alliages par combinaison de Te, Se, S et d’une enveloppe (E) autour du noyau (N) par des alliages de (CtAn)CtxBdz à gradient de concentration dont Bd est un atome choisi par le S, Se, Cu, In, Ga ou la combinaison d’un alliage de S, Se, Cu, In, Ga.a polymer chosen from silicone and epoxy resins, polyethylenes, acrylics, polyamides, polycarbonates and doped with a pigment from perylene and preferably from N, N-Bis (2,6diisopropylphenyl) -1,7, 12-tetraphenoxyperylene-3,4: 9,10-tetracarbonate (C72 H58 N2 08) a polymer chosen from silicone and epoxy resins, polyethylenes, acrylics, polyamides, polyacrylamides, polycarbonates and doped with a phycobilisome protein a polymer chosen from silicone and epoxy polyethylene resins, acrylics, polyamides, polyacrylamides, polycarbonates and doped with a family of nanodots described in another patent application by the same author, namely a nano nucleus crystal (N) consisting of an alloy based on Ct-An where Ct is an anionic combination chosen from Cadnium, Zinc, Mercury, Coppemicium or their alloys by combination of Cd, Zn, Hg, Cn and where An is a combi cationic reason chosen from Tellurium, Selenium, Sulfur or their alloys by combination of Te, Se, S and an envelope (E) around the nucleus (N) by alloys of (CtAn) Ct x Bd z with gradient concentration of which Bd is an atom chosen by S, Se, Cu, In, Ga or the combination of an alloy of S, Se, Cu, In, Ga.

Le pigment fluorescent peut être choisi parmi le R305 et A699 dont l’absorption maximale est à 580nm pour une émission centrée sur 670nm pour le R305 et 720nm pour le A699 ou la combinaison de ces deux pigments fluorescents.The fluorescent pigment can be chosen from R305 and A699, the maximum absorption of which is 580nm for an emission centered on 670nm for R305 and 720nm for A699 or the combination of these two fluorescent pigments.

Le concentrateur photonique (8ce) peut comporter la combinaison des milieux photoniques parmi :The photonic concentrator (8ce) can include the combination of photonic media from:

un polymère choisi parmi les résines silicone et époxy, poly éthylènes, les acryliques, les polyamides, les polycarbonates et dopé par un pigment à partir du pérylène et préférentiellement de N,N-Bis(2,6diisopropylphenyl)-l,6,7,12-tetraphenoxyperylene-3,4:9,10-tetracarbonate (C72 H58 N2 08) un polymère choisi parmi les résines silicone et époxy , poly éthylènes, les acryliques, les polyamides, les polyacrylamides, les polycarbonates et dopé par une protéine de phycobilisome un polymère choisi parmi les résines silicone et époxy, poly éthylènes, les acryliques, les polyamides, les polyacrylamides, les polycarbonates et dopé par une famille de nano dots décrite dans une autre demande de brevet d’invention du même auteur à savoir un noyau du nano cristal (N) constitué d’un alliage à base de Ct-An où Ct est une combinaison anionique choisie parmi le Cadnium, Zinc, Mercure, Coppemicium ou de leurs alliages par combinaison de Cd, Zn, Hg, Cn et où An est une combinaison cationique choisie parmi le Tellure, Sélénium, Soufre ou de leurs alliages par combinaison de Te, Se, S et d’une enveloppe (E) autour du noyau (N) par des alliages de (CtAn)CtxBdz à gradient de concentration dont Bd est un atome choisi par le S, Se, Cu, In, Ga ou la combinaison d’un alliage de S, Se, Cu, In, Ga.a polymer chosen from silicone and epoxy resins, polyethylenes, acrylics, polyamides, polycarbonates and doped with a pigment from perylene and preferably from N, N-Bis (2,6diisopropylphenyl) -1,7, 12-tetraphenoxyperylene-3,4: 9,10-tetracarbonate (C72 H58 N2 08) a polymer chosen from silicone and epoxy resins, polyethylenes, acrylics, polyamides, polyacrylamides, polycarbonates and doped with a phycobilisome protein a polymer chosen from silicone and epoxy resins, polyethylenes, acrylics, polyamides, polyacrylamides, polycarbonates and doped with a family of nanodots described in another patent application by the same author, namely a nucleus of the nanocrystal (N) consisting of an alloy based on Ct-An where Ct is an anionic combination chosen from Cadnium, Zinc, Mercury, Coppemicium or their alloys by combination of Cd, Zn, Hg, Cn and where An is a com cationic pairing chosen from Tellurium, Selenium, Sulfur or their alloys by combination of Te, Se, S and an envelope (E) around the nucleus (N) by alloys of (CtAn) Ct x Bd z with gradient of concentration of which Bd is an atom chosen by S, Se, Cu, In, Ga or the combination of an alloy of S, Se, Cu, In, Ga.

Le pigment fluorescent peut être choisi parmi le R305 et A699 dont l’absorption maximale est à 580nm pour une émission centrée sur 670nm pour le R305 et 720nm pour le A699 ou la combinaison de ces deux pigments fluorescents.The fluorescent pigment can be chosen from R305 and A699, the maximum absorption of which is 580nm for an emission centered on 670nm for R305 and 720nm for A699 or the combination of these two fluorescent pigments.

Le concentrateur photonique (8ce) est un complexe de matériaux laminés dopés par des nano dots ou des pigments fluorescents ou la combinaison de nano dots et de pigments fluorescents. La famille de nano dots estThe photonic concentrator (8ce) is a complex of laminated materials doped with nanodots or fluorescent pigments or the combination of nanodots and fluorescent pigments. The nano dots family is

-4définie par une autre invention du même inventeur décricant un nano cristal Ct-An où Ct est une combinaison anionique choisie parmi le Cadnium, Zinc, Mercure, Coppernicium ou de leurs alliages par combinaison de Cd, Zn, Hg, Cn et où An est une combinaison cationique choisie parmi le Tellure, Sélénium, Soufre ou de leurs alliages par combinaison de Te, Se, S.-4 defined by another invention of the same inventor describing a Ct-An nanocrystal where Ct is an anionic combination chosen from Cadnium, Zinc, Mercury, Coppernicium or their alloys by combination of Cd, Zn, Hg, Cn and where An is a cationic combination chosen from Tellurium, Selenium, Sulfur or their alloys by combination of Te, Se, S.

Le complexe de nano-cristaux a une enveloppe au noyau (N) par des alliages de (Ct-An)CtxBdz à gradient de concentration dont Bd est un atome choisi par le S, Se, Cu, In, Ga ou la combinaison d’un alliage de S,Se,Cu, In, Ga et qui sont formés par la technique ALE (Atomic Layer Epitaxy) ou par ALD (Atomic Layer Déposition) ou la combinaison des deux dépôts sur la nano poudre constituée du nano cristal Ct-An. La formation de la couche externe (E) en alliage à gradient de concentration du nano dot par exemple (CdxSex-Teix) CdxZnyS2 crée une distorsion de maille cristalline : cette distorsion de maille augmente la relaxation plasmonique par la cristal semiconducteur contraint et la relaxation plasmonique permet de maîtriser parfaitement la dégénérescence selon des niveaux orbitalaires qu’un cristal non contraint ne permet pas.The nanocrystal complex has an envelope at the nucleus (N) by alloys of (Ct-An) Ct x Bd z with concentration gradient of which Bd is an atom chosen by S, Se, Cu, In, Ga or the combination of an alloy of S, Se, Cu, In, Ga and which are formed by the ALE technique (Atomic Layer Epitaxy) or by ALD (Atomic Layer Deposition) or the combination of the two deposits on the nano powder made up of the nano crystal Ct Year. The formation of the outer layer (E) of an alloy with a concentration gradient of nano dot for example (Cd x Se x -Tei x ) Cd x Zn y S 2 creates a crystal mesh distortion: this mesh distortion increases the plasmonic relaxation by the constrained semiconductor crystal and plasmonic relaxation makes it possible to perfectly control the degeneration according to orbital levels that an unconstrained crystal does not allow.

Le concentrateur photonique (8ce) est un dispositif ultra Raman ainsi constitué de différentes couches à densité variable du nano dot selon la couche et de la densité de pigments pour former le complexe photonique dont l’efficacité de fonctionnement est assuré par la bande spectrale incidente transmise par le filtre optique (8fd) pour limiter le parasitage photonique et que l’émission photonique une photoluminescence la plus élevée possible.The photonic concentrator (8ce) is an ultra Raman device thus made up of different layers with variable density of the nano dot depending on the layer and the density of pigments to form the photonic complex whose operating efficiency is ensured by the transmitted incident spectral band. by the optical filter (8fd) to limit the photonic interference and that the photonic emission a photoluminescence as high as possible.

La combinaison du filtre (8fd) et du concentrateur photonique (8ce) assure la réduction de l’absorption par les nano dots puisque le spectre incident sur les nano dots est pré-sélectionné et correspond à la photoluminescence maximale.The combination of the filter (8fd) and the photonic concentrator (8ce) ensures the reduction of the absorption by the nano dots since the incident spectrum on the nano dots is pre-selected and corresponds to the maximum photoluminescence.

Selon la figure n°8, le filtre optique (8fp) plasmonique comporte :According to Figure 8, the plasmonic optical filter (8fp) includes:

un polymère choisi parmi les poly éthylènes, les acryliques, les polyamides, les polycarbonates, les résines choisies parmi l’époxy, silicone une densité de nano miroirs (8g) inférieure à 70% mais préférentiellement de densité comprise entre 20 et 50%, dont les nano miroirs sont des nano poudres de métaux d’une forme géométrique particulière et préférentiellement polygonale et disposés par couche pour former une monocouche.a polymer chosen from polyethylenes, acrylics, polyamides, polycarbonates, resins chosen from epoxy, silicone, a density of nanomirrors (8 g) of less than 70% but preferably of density between 20 and 50%, of which nano mirrors are nano metal powders of a particular geometric shape and preferably polygonal and arranged in layers to form a monolayer.

Le nano miroir a une forme polygonale d’une géométrie préférentiellement définie par le rapport entre la section la plus longue du polygone et l’épaisseur du polygone qui doit être supérieur à 8 et très préférentiellement supérieur à 12 et inférieur à 16.The nanomirror has a polygonal shape with a geometry preferably defined by the ratio between the longest section of the polygon and the thickness of the polygon which must be greater than 8 and very preferably greater than 12 and less than 16.

Le nano miroir est un métal choisi parmi l’aluminium, le chrome, le nickel, l’argent, l’or.Nano mirror is a metal chosen from aluminum, chromium, nickel, silver, gold.

Comme le montre la figure n°6 ce filtre optique (8fp) à fonctionnement plasmonique fonctionne selon le principe de la résonnance plasmonique locale à savoir que la fréquence des plasmons générés dans le nano miroir métallique par le flux de fermions sous l’action du champ électrique de l’onde corpusculaire d’un quanta donné qui est absorbé et diffusé de part et d’autre de la fréquence de résonnance. Etant donné la fonction du filtre (8fp) que la présente invention veut calibrer sa résonnance sur le pic de conversion lumineuse de la face arrière (lr) d’une cellule solaire bifaciale symétrique sur silicium monocristallin de type N, soit à lOOOnm, l’aspect ratio du nano miroir sera de 14 pour un matériau en argent dans le cas du constitution de ce filtre à la vitesse de Fermi la plus élevée possible.As shown in figure n ° 6 this optical filter (8fp) with plasmonic functioning works according to the principle of local plasmonic resonance, namely that the frequency of the plasmons generated in the metallic nanomirror by the flow of fermions under the action of the field electric of the corpuscular wave of a given quanta which is absorbed and diffused on both sides of the resonance frequency. Given the function of the filter (8fp) that the present invention wants to calibrate its resonance on the light conversion peak of the rear face (lr) of a symmetrical bifacial bifacial solar cell on N-type monocrystalline silicon, ie at 100 nm, the aspect ratio of the nano mirror will be 14 for a silver material in the case of the constitution of this filter at the highest Fermi speed possible.

L’absorption dans ce filtre (8fp) est strictement nécessaire, c’est pourquoi la densité de nano miroir est optimisée pour assurer une transmittance moyenne de 50% sur le spectre incident à savoir de 300 à 2800nm pour une réflexion maximale au pic de conversion lumineuse de la cellule solaire bifaciale (lr).The absorption in this filter (8fp) is strictly necessary, this is why the density of nanomirror is optimized to ensure an average transmittance of 50% on the incident spectrum, namely from 300 to 2800nm for maximum reflection at the conversion peak light of the bifacial solar cell (lr).

Avantageusement, ce filtre est variable par l’ajustement de l’aspect ratio des nano miroirs (8g) afin que la résonnance plasmonique locale soit toujours en phase avec le comportement spectral de la cellule solaire.Advantageously, this filter is variable by adjusting the aspect ratio of the nano mirrors (8 g) so that the local plasmon resonance is always in phase with the spectral behavior of the solar cell.

La figure n°7 montre le comportement spectral du filtre (8fp) qui ne parasite pas l’émission ultra Raman venant du concentrateur (8ce) lorsqu’une onde lumineuse incidente d’un angle inférieur à 60°diffractée est transmise à travers le dioptre (4) dans l’espace entre les cellules solaires de l’aire (LS) puis du dioptre (7) avant d’être polarisée par le filtre (8fd) afin de séparer la lumière en bandes spectrales afin qu’une bande de 580-1300nm soit réfléchie vers la matrice (2) et notamment vers les cellules solaires bifaciales(lr) et qu’une autre bande spectrale de 350-600nm soit transmise au concentrateur (8ce) qui par absorption dans chaque nano cristal et son enveloppe cristalline du nano dot excitera les électrons du nano cristal de nano dot qui fonctionne par cascades photoniques successives et que ce nano dot puisse émettre une fluorescence stable et dont chaque nano dotFigure 7 shows the spectral behavior of the filter (8fp) which does not interfere with the ultra Raman emission coming from the concentrator (8ce) when an incident light wave with an angle less than 60 ° diffracted is transmitted through the diopter (4) in the space between the solar cells of the area (LS) then of the diopter (7) before being polarized by the filter (8fd) in order to separate the light into spectral bands so that a band of 580 -1300nm is reflected towards the matrix (2) and in particular towards the bifacial solar cells (lr) and that another spectral band of 350-600nm is transmitted to the concentrator (8ce) which by absorption in each nano crystal and its crystal envelope of nano dot will excite the electrons of the nano dot nano crystal which works by successive photonic cascades and that this nano dot can emit a stable fluorescence and of which each nano dot

-5ayant une enveloppe précise et différente afin que chaque nano dot émette précisément les longueurs d’onde suivantes par des pics de radiations de fluorescence à une photoluminescence relative supérieure à 80 pour chacune des longueurs d’onde suivantes 375nm, 405nm, 426nm, 430nm, 450nm, 460nm, 640nm, 666nm, 670nm, 720nm, 725nm puis des photons de la bande spectrale transmise par (8fd) n’ayant pas été absorbés par (8ce) d’une part et d’autre part les résidus de fluorescence faible et rétro-diffusés constituent une nouvelle bande spectrale de 780-1200nm qui sera réfléchie vers les cellules solaires (lr) par le filtre (8fp) selon le principe de la résonnance plasmonique locale à savoir que la fréquence des plasmons générés dans le nano miroir métallique par le flux de fermions sous l’action du champ électrique de l’onde corpusculaire d’un quanta donné qui est absorbé et diffusé de part et d’autre de la fréquence de résonnance correspondant à l’extremum de la réponse spectrale (SR) d’une cellule solaire bifaciale ayant son extremum à lOOOnm, donc toute onde corpusculaire ayant un photon de longueur d’onde de lOOOnm et ayant traverser l’aire (LS) devra au-moins être réfléchi en dernière diffraction réflexion par le filtre plasmonique (8fp) pour que la face arrière de la cellule solaire face arrière (lr) ait une absorption photonique maximale dans sa jonction NP alors que l’autre bande spectrale de 370-730nm est transmise dans la serre dont le module agrivoltaïque de la présente invention est appliqué en toiture de production d’énergie photovoltaïque et de culture chromatique sous cette serre.-5 having a precise and different envelope so that each nano dot precisely emits the following wavelengths by peaks of fluorescence radiation at a relative photoluminescence greater than 80 for each of the following wavelengths 375nm, 405nm, 426nm, 430nm, 450nm, 460nm, 640nm, 666nm, 670nm, 720nm, 725nm then photons of the spectral band transmitted by (8fd) not having been absorbed by (8ce) on the one hand and on the other hand the weak fluorescence residues and backscattered constitute a new spectral band of 780-1200nm which will be reflected towards the solar cells (lr) by the filter (8fp) according to the principle of local plasmon resonance namely that the frequency of the plasmons generated in the nano metallic mirror by the flow of fermions under the action of the electric field of the corpuscular wave of a given quanta which is absorbed and diffused on both sides of the corresponding resonance frequency at the extremum of the spectral response (SR) of a bifacial solar cell having its extremum at lOOOnm, therefore any corpuscular wave having a photon of wavelength of lOOOnm and having crossed the area (LS) must at least be reflected at the last diffraction reflection by the plasmon filter (8fp) so that the rear face of the rear face solar cell (lr) has maximum photon absorption in its NP junction while the other spectral band of 370-730nm is transmitted in the greenhouse whose agrivoltaic module of the present invention is applied on the roof of photovoltaic energy production and chromatic culture in this greenhouse.

Comme le montre le spectre en transmission à la figure n°7 du dispositif optique et photonique d’un module agrivoltaïque selon la revendication n°l caractérisé en ce que le dispositif (8) transmet un spectre de lumière, afin que le rayon transmis à travers le plan de la surface (6s) soit filtré par le filtre multiréfringent variable (8fd) pour séparer la lumière en deux composantes, une réfléchie vers les cellules solaires bifaciales (lr) selon une bande spectrale de 580-1300nm et l’autre forme une bande spectrale transmise de 350-600nm au concentrateur photonique (8ce) comportant une longueur d’onde maximale absorbée par les nano cristaux à 600nm dans (8ce) afin d’assurer l’excitation électronique des nano cristaux et une dégénérescence orbitalaire afin que les émissions successives produise une cascade photonique qui correspond à chaque pic d’absorption des photo récepteurs de végétaux héliotropes et soit transmise à différents angles sous le dispositif (8) donc sous le module agrivoltaïque et que le spectre transmis par le dispostif (8) ait des pics de transmission centrés sur chaque pic d’absorption de la phototropine, de cryptochromes, de phytochromes Pr et Prf, de chlorophylles a et b et d’intensité supérieure à chacun des pics d’absorption des photo récepteurs de végétaux héliotropes.As shown by the spectrum in transmission in FIG. 7 of the optical and photonic device of an agrivoltaic module according to claim 1, characterized in that the device (8) transmits a spectrum of light, so that the ray transmitted to through the surface plane (6s) be filtered by the variable multirefringent filter (8fd) to separate the light into two components, one reflected towards the bifacial solar cells (lr) according to a spectral band of 580-1300nm and the other form a spectral band transmitted from 350-600nm to the photonic concentrator (8ce) comprising a maximum wavelength absorbed by the nanocrystals at 600nm in (8ce) in order to ensure the electronic excitation of the nanocrystals and an orbital degeneration so that the successive emissions produce a photonic cascade which corresponds to each absorption peak of the photoreceptors of heliotropic plants and is transmitted at different angles under the d ispositive (8) therefore under the agrivoltaic module and that the spectrum transmitted by the dispostive (8) has transmission peaks centered on each absorption peak of phototropin, cryptochromes, phytochromes Pr and Prf, chlorophylls a and b and of higher intensity at each of the absorption peaks of the photoreceptors of heliotropic plants.

Les chromophores sont des molécules clefs dans le mécanisme de développement végétal et sont les constituants essentiels à la photo-synthèse et de la photo morphogénèse : les molécules sont des alternances de séquences à double ou simple liaison chimique formant des auxochromes (basiques, acides, halogènes) qui possèdent un groupe d’atomes ionisable et donc créer une dégénérescence électronique de transition d’orbitales et donc de niveau d’énergie pour en résulter à des absorptions spectrales différentes et variables par la diversité des auxochromes constituant les chromophores, lesquels chromophores sont le complexe organique de genèse de photosensibilité et donc de photo réponse du végétal au travers de deux mécanismes différents que sont la photo morphogénèse et la photosynthèse.Chromophores are key molecules in the plant development mechanism and are the essential constituents of photo-synthesis and photo-morphogenesis: molecules are alternations of sequences with double or single chemical bond forming auxochromes (basic, acids, halogens ) which have a group of ionizable atoms and therefore create an electronic degeneration of transition of orbital and therefore of energy level to result in different spectral absorptions and variable by the diversity of auxochromes constituting the chromophores, which chromophores are the organic complex of genesis of photosensitivity and therefore of photo-response of the plant through two different mechanisms that are photo morphogenesis and photosynthesis.

La photo-morphogénèse est la structuration de la réponse chromatique de tout végétal qui est propre à chaque espèce végétale par ses trois types de photorécepteur qui interagissent entre eux et dont leurs mécanismes induits sont catalysés par la température, la pression, la gravité entre autres :Photo-morphogenesis is the structuring of the chromatic response of any plant which is specific to each plant species by its three types of photoreceptor which interact with each other and whose induced mechanisms are catalyzed by temperature, pressure, gravity among others:

les Phytochromes sensibles aux longueurs d’onde entre 650 et 730nm les Phototropines, sensibles aux longueurs d’onde entre 420 et 490nm les Cryptochromes, sensibles aux longeurs d’onde pour deux gammes spectrales de 320-380nm et 400480nmPhytochromes sensitive to wavelengths between 650 and 730nm Phototropins, sensitive to wavelengths between 420 and 490nm Cryptochromes, sensitive to wavelengths for two spectral ranges of 320-380nm and 400480nm

Les Phytochromes sont des chromoprotéines existant sous deux formes, la forme inactive Pr (Pour red) au pic d’absorption de lumière à 660nm déclenchant la forme active Prf (Pour far-red) à 720nm ou réversiblement permet de réguler certaines phases du développement du végétal comme l’induction florale dont le pic d’absorption de lumière est à 650-660nm coïncide avec le (Pr), la germination induisant une sensibilité à l’ombrage, le photo-périodisme de certains végétaux.Phytochromes are chromoproteins existing in two forms, the inactive form Pr (For red) at the peak of light absorption at 660nm triggering the active form Prf (For far-red) at 720nm or reversibly allows to regulate certain phases of the development of vegetable like floral induction whose peak of absorption of light is at 650-660nm coincides with (Pr), the germination inducing a sensitivity to the shade, the photo-periodism of certain plants.

Les phototropines sont des photorécepteurs qui assurent la sensibilité du végétal à l’orientation de sa croissance en fonction de la lumière incidente (Phototropisme) et une action majeure de la photomorphogénèse par le dosage du signal photonique en actions bio-chimiques et notamment par les mouvements de chloroplastes soit en protection de la lumière incidente soit en exposition à la lumière incidente pour augmenter la réceptivité à la lumière et à l’ouverture des stomates.Phototropins are photoreceptors which ensure the sensitivity of the plant to the direction of its growth as a function of the incident light (Phototropism) and a major action of photomorphogenesis by the dosage of the photonic signal in bio-chemical actions and in particular by movements of chloroplasts either in protection from incident light or in exposure to incident light to increase receptivity to light and to the opening of stomata.

-6Les Cryptochromes sont des photorécepteurs de régulation de la morphologie par la croissance des tiges, des feuilles, la floraison, la synthèse de l’anthocyanine parmi les flavonoïdes, le mécanisme induit du cycle circadien végétal.-6 Cryptochromes are photoreceptors regulating morphology by the growth of stems, leaves, flowering, the synthesis of anthocyanin among flavonoids, the induced mechanism of the plant circadian cycle.

La photo-morphogénèse et la photosynthèse sont la résultante de l’absorption de lumière des chromophores et notamment par le processus au sein du chloroplaste de photosystèmes I de l’isomère de chlorophylle A et photosystème II de l’isomère de chlorophylle B entre autres dont l’intensité par longueur d’onde caractérisant l’absorption spectrale des deux types d’isomère de chlorophylle en assure la conversion en agent réducteur P700 ( enzymes ) du CO2 et oxydation P680 de H2O dont la double réactions d’oxydation — réduction permet la formation de liants glucidiques au pic d’absorption à 520nm (couleur vert) : cette caractéristique chromatique permet d’assurer le cycle végétatif et si le signal photo-chimique en est altéré soit en intensité soit en longueur d’onde, la morphogénèse du végétal en sera affectée soit par des retards de croissance, des cycles de dormance allongés, des floraisons faibles n’assurant pas la nouaison et donc un rendement faible de culture dégradéPhoto-morphogenesis and photosynthesis are the result of the absorption of light from the chromophores and in particular by the process within the chloroplast of photosystems I of the isomer of chlorophyll A and photosystem II of the isomer of chlorophyll B among others including the intensity by wavelength characterizing the spectral absorption of the two types of chlorophyll isomer ensures their conversion into a reducing agent P700 (enzymes) of CO2 and oxidation P680 of H2O whose double oxidation - reduction reactions allows the formation of carbohydrate binders at the absorption peak at 520nm (green color): this chromatic characteristic makes it possible to ensure the vegetative cycle and if the photo-chemical signal is altered either in intensity or in wavelength, the morphogenesis of the plant will be affected either by stunted growth, lengthened dormancy cycles, weak blooms that do not provide fruit set and therefore a poor crop yield degraded

Un exemple de mise en œuvre de la présente invention consiste à :An example of implementation of the present invention consists in:

encapsulation d’une matrice de 4 strings de 12 cellules solaires cristallines sur silicium bifaciales de 156,75x156,75mm et d’efficacité de conversion de 22,8% soit une puissance de 5,51W et espacés d’un espace de 108mm, entre deux verres solaires à trempe thermique de 1662 x 992 x 2mm par une résine thermoplastique pour former un module photovoltaïque bifacial non agrivoltaïque de 256W en puissance Pmp par un flash test en conditions standards le dispositif (8) comporte :encapsulation of a matrix of 4 strings of 12 crystalline solar cells on bifacial silicon of 156.75x156.75mm and conversion efficiency of 22.8% or a power of 5.51W and spaced apart by a space of 108mm, between two 1662 x 992 x 2mm thermal-tempered solar glasses with a thermoplastic resin to form a non-agrivoltaic bifacial photovoltaic module of 256W in Pmp power by a flash test under standard conditions the device (8) includes:

o un filtre multiréfringent variable en PMMA et PEN o un film en PMMA dopé par les nano dots Ct-An o un film en polyacrylamide dopé par des nano dots à base de phycoerythrobiline — phycourbiline dépôt d’un adhésif optiquement clair sur les différents films du dispositif (8) et lamination de (8) sur la sur la face (7”) du module photovoltaïque pour former ainsi un module agrivoltaïque d’une puissance Pmp de 400W en conditions standard de simulation solaire au comportement optique de transmission intégrale des spectres d’absorption de la phototropine, chromophores de la photo morphogénèse Pr et Prf, les cryptochromes et les isomères de chlorophylleo a variable multirefringent filter in PMMA and PEN o a PMMA film doped with Ct-An nano dots o a polyacrylamide film doped with nano dots based on phycoerythrobilin - phycourbiline depositing an optically clear adhesive on the various films of device (8) and lamination of (8) on the face (7 ”) of the photovoltaic module to thus form an agrivoltaic module with a Pmp power of 400W in standard conditions of solar simulation with optical behavior of integral transmission of the spectra d of phototropin, chromophores of the photo morphogenesis Pr and Prf, cryptochromes and isomers of chlorophyll

Claims (10)

REVENDICATIONS 1 — Dispositif optique et photonique d’un module agrivoltaïque caractérisé en ce qu’il comporte :1 - Optical and photonic device of an agrivoltaic module characterized in that it comprises: Des rangées de cellules solaires (1) ayant une surface frontale (lf) et une surface arrière (lr) et interconnectées pour former une matrice (2) ayant une aire (2s) incluant les espaces libres entre rangées de cellules solaires, encapsulée entre un dioptre entrant (4) et sortant (7) dont la distance (e) séparant deux rangées de cellules solaires (1) est égale ou inférieure au segment le plus long d’une cellule solaire (1)Arrays of solar cells (1) having a front surface (lf) and a rear surface (lr) and interconnected to form a matrix (2) having an area (2s) including the free spaces between rows of solar cells, encapsulated between a incoming (4) and outgoing (7) diopter whose distance (e) separating two rows of solar cells (1) is equal to or less than the longest segment of a solar cell (1) Une aire de transmission lumineuse (LS) constituée des intervalles (e) entre rangées de cellules solaires (1) définie selon le ratio surfacique avec l’aire (2s) tel que (LS) soit supérieure ou égale à 0,42 de l’aire (2S) A light transmission area (LS) consisting of the intervals (e) between rows of solar cells (1) defined according to the surface ratio with the area (2s) such that (LS) is greater than or equal to 0.42 of the area (2S) Un dispositif optique et photonique (8) collé sur la surface (7”) et d’une surface égale à l’aire (2s) composé d’un filtre optique (8fd) et d’un concentrateur photonique (8ce) et d’un filtre plasmonique (8fp), le dispositif (8) est positionné exactement en superposition parallèle en tout point de l’aire (6S) pour réfléchir une sélection de rayons lumineux vers la face arrière (lr) des cellules solaires et pour transmettre une sélection de bandes spectrales correspondant précisément et exclusivement aux différents pics d’absorptions des photo récepteurs des végétaux héliotropes couvrant les trois mécanismes de développement du végétal à savoir la photo morphogénèse, la photo synthèse et le photo périodisme.An optical and photonic device (8) bonded to the surface (7 ”) and an area equal to the area (2s) composed of an optical filter (8fd) and a photonic concentrator (8ce) and a plasmon filter (8fp), the device (8) is positioned exactly in parallel superposition at any point in the area (6S) to reflect a selection of light rays towards the rear face (lr) of the solar cells and to transmit a selection spectral bands corresponding precisely and exclusively to the different absorption peaks of the photo-receptors of heliotropic plants covering the three mechanisms of plant development, namely photo morphogenesis, photo synthesis and photo periodism. Le dispositif (8) est positionné pour ne pas être en surimposition sur les boîtiers de connection (6+) et (6-)·The device (8) is positioned so as not to be superimposed on the connection boxes (6+) and (6-) · 2 - Dispositif optique et photonique d’un module agrivoltaïque selon la revendication précédente caractérisé en ce que l’espace libre de passage de lumière entrant à travers le module agrivoltaïque 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 (LS) et que la surface du dispositif optique et photonique (8) ait une surface égale à l’aire (2s) et constitue deux plans parallèles.2 - Optical and photonic device of an agrivoltaic module according to the preceding claim characterized in that the free space for the passage of light entering through the agrivoltaic module is of a width (e) between two rows of solar cells (1) and the length of the row of solar cells (1) to form the area (LS) and that the surface of the optical and photonic device (8) has an area equal to the area (2s) and constitutes two parallel planes. 3 - Dispositif optique et photonique d’un module agrivoltaïque selon la revendication n°l caractérisé en ce que le dispositif optique et photonique (8) comporte :3 - Optical and photonic device of an agrivoltaic module according to claim No. l characterized in that the optical and photonic device (8) comprises: un filtre optique (8fd) qui peut être soit filtre à dichroïsme tel qu’un miroir de Bragg, un filtre multiréfringent, un filtre à multiréfringences variables un concentrateur photonique (8ce) qui est un complexe de matériaux laminés dopés par des nano dots ou des pigments fluorescents ou la combinaison de nano dots et de pigments fluorescents.an optical filter (8fd) which can either be a dichroism filter such as a Bragg mirror, a multirefringent filter, a variable multirefringence filter a photonic concentrator (8ce) which is a complex of laminated materials doped with nano dots or fluorescent pigments or the combination of nano dots and fluorescent pigments. un filtre plasmonique (8ip) qui est un complexe de polymère dopé par des nano-objets d’un métal défini et de forme prédéfinie et selon une densité précise et un agencement de monocouche précisément.a plasmonic filter (8ip) which is a polymer complex doped by nano-objects of a defined metal and of predefined shape and according to a precise density and a precisely monolayer arrangement. 4 - Dispositif optique et photonique d’un module agrivoltaïque selon la revendication précédente caractérisé en ce que le filtre optique (8fd) à dichroïsme comporte :4 - Optical and photonic device of an agrivoltaic module according to the preceding claim characterized in that the optical filter (8fd) with dichroism comprises: 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.a combination of layers (8a) and (8b) forming a nano-laminate, each of which (8a) and (8b) varies in thickness between 2Angstrôm and 500Angstrom each layer (8a) is the first and last layer of the nano-laminate with a real part refractive index of between 1.45 and 1.55 on the spectral band from 300 to 1600nm the layer (8b) is the combination of (8a) whose real part refractive index varies between 1.6 and 2 on the spectral band from 300 to 1600nm. 5 - Dispositif optique et photonique d’un module agrivoltaïque selon la revendication n°3 caractérisé en ce que le concentrateur photonique (8ce) est un complexe de matériaux laminés dopés par des nano dots ou des pigments fluorescents ou la combinaison de nano dots et de pigments fluorescents et comporte au moins un milieu photonique parmi :5 - Optical and photonic device of an agrivoltaic module according to claim 3 characterized in that the photonic concentrator (8ce) is a complex of laminated materials doped with nano dots or fluorescent pigments or the combination of nano dots and fluorescent pigments and comprises at least one photonic medium from: un polymère choisi parmi les résines silicone et époxy, poly éthylènes, les acryliques, les polyamides, les polycarbonates et dopé par un pigment à partir du pérylène et préférentiellement de N,N-Bis(2,6diisopropylphenyl)-l,6,7,12-tetraphenoxyperylene-3,4:9,10-tetracarbonate (C72 H58 N2 08) un polymère choisi parmi les résines silicone et époxy, poly éthylènes, les acryliques, les polyamides, les polyacrylamides, les polycarbonates et dopé par une protéine de phycobilisomea polymer chosen from silicone and epoxy resins, polyethylenes, acrylics, polyamides, polycarbonates and doped with a pigment from perylene and preferably from N, N-Bis (2,6diisopropylphenyl) -1,7,7, 12-tetraphenoxyperylene-3,4: 9,10-tetracarbonate (C72 H58 N2 08) a polymer chosen from silicone and epoxy resins, polyethylenes, acrylics, polyamides, polyacrylamides, polycarbonates and doped with a phycobilisome protein -8un polymère choisi parmi les résines silicone et époxy poly éthylènes, les acryliques, les polyamides, les polyacrylamides, les polycarbonates et dopé par une famille de nano dots décrite dans une autre demande de brevet d’invention du même auteur à savoir un noyau du nano cristal (N) constitué d’un alliage à base de Ct-An où Ct est une combinaison anionique choisie parmi le Cadnium, Zinc, Mercure, Coppemicium ou de leurs alliages par combinaison de Cd, Zn, Hg, Cn et où An est une combinaison cationique choisie parmi le Tellure, Sélénium, Soufre ou de leurs alliages par combinaison de Te, Se, S et d’une enveloppe (E) autour du noyau (N) par des alliages de (CtAn)CtxBdz à gradient de concentration dont Bd est un atome choisi par le S, Se, Cu, In, Ga ou la combinaison d’un alliage de S, Se, Cu, In, Ga.-8a polymer chosen from silicone and epoxy polyethylene resins, acrylics, polyamides, polyacrylamides, polycarbonates and doped with a family of nanodots described in another patent application by the same author, namely a nucleus of the nanocrystal (N) consisting of an alloy based on Ct-An where Ct is an anionic combination chosen from Cadnium, Zinc, Mercury, Coppemicium or their alloys by combination of Cd, Zn, Hg, Cn and where An is a cationic combination chosen from Tellurium, Selenium, Sulfur or their alloys by combination of Te, Se, S and an envelope (E) around the nucleus (N) by alloys of (CtAn) Ct x Bd z with gradient of concentration of which Bd is an atom chosen by S, Se, Cu, In, Ga or the combination of an alloy of S, Se, Cu, In, Ga. Le pigment fluorescent peut être choisi parmi le R305 et A699 dont l’absorption maximale est à 580nm pour une émission centrée sur 670nm pour le R305 et 720nm pour le A699 ou la combinaison de ces deux pigments fluorescents.The fluorescent pigment can be chosen from R305 and A699, the maximum absorption of which is 580nm for an emission centered on 670nm for R305 and 720nm for A699 or the combination of these two fluorescent pigments. 6 — Dispositif optique et photonique d’un module agrivoltaïque selon la revendication précédente caractérisé en ce que le concentrateur photonique (8ce) peut comporter la combinaison des milieux photoniques parmi :6 - Optical and photonic device of an agrivoltaic module according to the preceding claim characterized in that the photonic concentrator (8ce) can include the combination of photonic media from: un polymère choisi parmi les résines silicone et époxy, poly éthylènes, les acryliques, les polyamides, les polycarbonates et dopé par un pigment à partir du pérylène et préférentiellement de N,N-Bis(2,6diisopropylphenyl)-l,6,7,12-tetraphenoxyperylene-3,4:9,10-tetracarbonate (C72 H58 N2 08) un polymère choisi parmi les résines silicone et époxy, poly éthylènes, les acryliques, les polyamides, les polyacrylamides, les polycarbonates et dopé par une protéine de phycobilisome un polymère choisi parmi les résines silicone et époxy, poly éthylènes, les acryliques, les polyamides, les polyacrylamides, les polycarbonates et dopé par une famille de nano dots décrite dans une autre demande de brevet d’invention du même auteur à savoir un noyau du nano cristal (N) constitué d’un alliage à base de Ct-An où Ct est une combinaison anionique choisie parmi le Cadnium, Zinc, Mercure, Coppemicium ou de leurs alliages par combinaison de Cd, Zn, Hg, Cn et où An est une combinaison cationique choisie parmi le Tellure, Sélénium, Soufre ou de leurs alliages par combinaison de Te, Se, S et d’une enveloppe (E) autour du noyau (N) par des alliages de (CtAn)CtxBdz à gradient de concentration dont Bd est un atome choisi par le S, Se, Cu, In, Ga ou la combinaison d’un alliage de S, Se, Cu, In, Ga .a polymer chosen from silicone and epoxy resins, polyethylenes, acrylics, polyamides, polycarbonates and doped with a pigment from perylene and preferably from N, N-Bis (2,6diisopropylphenyl) -1,7, 12-tetraphenoxyperylene-3,4: 9,10-tetracarbonate (C72 H58 N2 08) a polymer chosen from silicone and epoxy resins, polyethylenes, acrylics, polyamides, polyacrylamides, polycarbonates and doped with a phycobilisome protein a polymer chosen from silicone and epoxy resins, polyethylenes, acrylics, polyamides, polyacrylamides, polycarbonates and doped with a family of nanodots described in another patent application by the same author, namely a nucleus of the nanocrystal (N) consisting of an alloy based on Ct-An where Ct is an anionic combination chosen from Cadnium, Zinc, Mercury, Coppemicium or their alloys by combination of Cd, Zn, Hg, Cn and where An is a comb cationic inaison chosen from Tellurium, Selenium, Sulfur or their alloys by combination of Te, Se, S and an envelope (E) around the nucleus (N) by alloys of (CtAn) Ct x Bd z with gradient of concentration of which Bd is an atom chosen by S, Se, Cu, In, Ga or the combination of an alloy of S, Se, Cu, In, Ga. le pigment fluorescent peut être choisi parmi le R305 et A699 dont l’absorption maximale est à 580nm pour une émission centrée sur 670nm pour le R305 et 720nm pour le A699 ou la combinaison de ces deux pigments fluorescents.the fluorescent pigment can be chosen from R305 and A699, the maximum absorption of which is 580nm for an emission centered on 670nm for R305 and 720nm for A699 or the combination of these two fluorescent pigments. 7 - Dispositif optique et photonique d’un module agrivoltaïque selon la revendication n°3 caractérisé en ce que le filtre optique (8fp) plasmonique comporte :7 - Optical and photonic device of an agrivoltaic module according to claim No. 3 characterized in that the optical filter (8fp) plasmonic comprises: un polymère choisi parmi les poly éthylènes, les acryliques, les polyamides, les polycarbonates, les résines choisies parmi l’époxy, silicone une densité de nano miroirs (8g) inférieure à 70% mais préférentiellement de densité comprise entre 30 et 50%, dont les nano miroirs sont des nano poudres de métaux de transition d’une forme géométrique particulière et préférentiellement polygonale et disposés par couche pour former une monocouche.a polymer chosen from polyethylenes, acrylics, polyamides, polycarbonates, resins chosen from epoxy, silicone, a density of nanomirrors (8 g) of less than 70% but preferably of density between 30 and 50%, of which the nano mirrors are nano powders of transition metals of a particular geometric shape and preferably polygonal and arranged in layers to form a monolayer. 8 - Dispositif optique et photonique d’un module agrivoltaïque selon la revendication précédente caractérisé en ce que le nano miroir (8g) a une forme polygonale d’une géométrie préférentiellement définie par le rapport entre la section la plus longue du polygone et l’épaisseur du polygone qui doit être supérieur à 8 et très préférentiellement supérieur à 12 et inférieur à 16 et que le nano miroir est un métal choisi parmi l’aluminium, le chrome, le nickel, l’argent, l’or.8 - Optical and photonic device of an agrivoltaic module according to the preceding claim characterized in that the nano mirror (8g) has a polygonal shape of a geometry preferentially defined by the ratio between the longest section of the polygon and the thickness of the polygon which must be greater than 8 and very preferably greater than 12 and less than 16 and that the nano mirror is a metal chosen from aluminum, chromium, nickel, silver, gold. 9 — Dispositif optique et photonique d’un module agrivoltaïque selon la revendication n°l caractérisé en ce que le dispositif (8) transmet un spectre de lumière, afin que le rayon transmis à travers le plan de la surface (6s) soit filtré par le filtre multiréfringent variable (8fd) pour séparer la lumière en deux composantes, une réfléchie vers les cellules solaires bifaciales (lr) selon une bande spectrale de 580-1300nm et l’autre forme une bande spectrale transmise de 350-600nm au concentrateur photonique (8ce) comportant une longueur d’onde maximale absorbée par les nano cristaux à 600nm dans (8ce) afin d’assurer l’excitation électronique des nano cristaux et une dégénérescence orbitalaire afin que les émissions successives produise une cascade photonique qui correspond à chaque pic d’absorption des photo récepteurs de végétaux héliotropes et soit transmise à différents angles sous le dispositif (8) donc sous le module agrivoltaïque et que le spectre transmis par le dispostif (8) ait des pics de transmission centrés sur chaque pic d’absorption de la phototropine, de cryptochromes, de phytochromes Pr et Prf, de chlorophylles a et b et d’intensité supérieure à chacun des pics d’absorption des photo récepteurs de végétaux héliotropes.9 - Optical and photonic device of an agrivoltaic module according to claim No. l characterized in that the device (8) transmits a light spectrum, so that the ray transmitted through the plane of the surface (6s) is filtered by the variable multirefringent filter (8fd) to separate the light into two components, one reflected towards the bifacial solar cells (lr) according to a spectral band of 580-1300nm and the other forms a spectral band transmitted from 350-600nm to the photonic concentrator ( 8ce) comprising a maximum wavelength absorbed by the nanocrystals at 600 nm in (8ce) in order to ensure the electronic excitation of the nanocrystals and an orbital degeneration so that the successive emissions produce a photonic cascade which corresponds to each peak d absorption of photo receptors from heliotropic plants and is transmitted at different angles under the device (8) therefore under the agrivoltaic module and that l The spectrum transmitted by the device (8) has transmission peaks centered on each absorption peak of phototropin, cryptochromes, phytochromes Pr and Prf, chlorophylls a and b and of intensity greater than each of the peaks of absorption of photo receptors from heliotropic plants. 10 — Dispositif optique et photonique d’un module agrivoltaïque selon les revendications 1 caractérisé en ce qu’une onde lumineuse incidente d’un angle inférieur à 60°diffractée est transmise à travers le dioptre (4) dans l’espace entre les cellules solaires de l’aire (LS) puis du dioptre (7) avant d’être polarisée par le filtre (8fd) afin de séparer la lumière en bandes spectrales afin qu’une bande de 580-1300nm soit réfléchie vers la matrice (2) et notamment vers les cellules solaires bifaciales(lr) et qu’une autre bande spectrale de 35O-6OOnm soit transmise au concentrateur (8ce) qui par absorption dans chaque nano cristal et son enveloppe cristalline du nano dot excitera les électrons du nano cristal de nano dot qui fonctionne par cascades photoniques successives et que ce nano dot puisse émettre une fluorescence stable et dont chaque nano dot ayant une enveloppe précise et différente afin que chaque nano dot émette précisément les longueurs d’onde suivantes par des pics de radiations de fluorescence à une photoluminescence relative supérieure à 80 pour chacune des longueurs d’onde suivantes 375nm, 405nm, 426nm, 430nm, 450nm, 460nm, 640nm, 666nm, 670nm, 720nm, 725nm puis des photons de la bande spectrale transmise par (8fd) n’ayant pas été absorbés par (8ce) d’une part et d’autre part les résidus de fluorescence faible et rétro-diffuses constituent une nouvelle bande spectrale de 780-1200nm qui sera réfléchie vers les cellules solaires (lr) par le filtre (8fp) selon le principe de la résonnance plasmonique locale à savoir que la fréquence des plasmons générés dans le nano miroir métallique par le flux de fermions sous l’action du champ électrique de l’onde corpusculaire d’un quanta donné qui est absorbé et diffusé de part et d’autre de la fréquence de résonnance correspondant à l’extremum de la réponse spectrale (SR) d’une cellule solaire bifaciale ayant son extremum à lOOOnm, donc toute onde corpusculaire ayant un photon de longueur d’onde de lOOOnm et ayant traverser l’aire (LS) devra au-moins être réfléchi en dernière diffraction réflexion par le filtre plasmonique (8fp) pour que la face arrière de la cellule solaire face arrière (lr) ait une absorption photonique maximale dans sa jonction NP alors que l’autre bande spectrale de 370-730nm est transmise dans la serre dont le module agrivoltaïque de la présente invention est appliqué en toiture de production d’énergie photovoltaïque et de culture chromatique sous cette serre.10 - Optical and photonic device of an agrivoltaic module according to claims 1 characterized in that an incident light wave of an angle less than 60 ° diffracted is transmitted through the diopter (4) in the space between the solar cells of the area (LS) then of the diopter (7) before being polarized by the filter (8fd) in order to separate the light into spectral bands so that a band of 580-1300nm is reflected towards the matrix (2) and in particular towards the bifacial solar cells (lr) and that another spectral band of 35O-6OOnm is transmitted to the concentrator (8ce) which by absorption in each nano crystal and its crystalline envelope of nano dot will excite the electrons of the nano crystal of nano dot which works by successive photonic cascades and that this nano dot can emit a stable fluorescence and of which each nano dot having a precise and different envelope so that each nano dot emits precisely the lengths d following wave by fluorescence radiation peaks at a relative photoluminescence greater than 80 for each of the following wavelengths 375nm, 405nm, 426nm, 430nm, 450nm, 460nm, 640nm, 666nm, 670nm, 720nm, 725nm then photons of the spectral band transmitted by (8fd) not having been absorbed by (8ce) on the one hand and on the other hand the weak and backscattered fluorescence residues constitute a new spectral band of 780-1200nm which will be reflected towards the solar cells (lr) by the filter (8fp) according to the principle of local plasmon resonance, namely that the frequency of the plasmons generated in the metallic nano mirror by the flow of fermions under the action of the electric field of the corpuscular wave d '' a given quanta which is absorbed and diffused on either side of the resonant frequency corresponding to the extremum of the spectral response (SR) of a bifacial solar cell having its extremum at lOOOnm, therefore any particle wave having a photon with a wavelength of lOOOnm and having crossed the area (LS) must at least be reflected as a last diffraction reflection by the plasmon filter (8fp) so that the rear face of the solar cell faces rear (lr) has a maximum photonic absorption in its NP junction while the other spectral band of 370-730nm is transmitted in the greenhouse whose agrivoltaic module of the present invention is applied on the roof of photovoltaic energy production and culture chromatic under this greenhouse.
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