FR3081614A1 - PHOTOVOLTAIC MODULE COMPRISING ONE OR MORE BYPASS DIODES ON THE BACK SIDE OF A MODULE PHOTOVOLTAIC CELL - Google Patents
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Abstract
L'objet principal de l'invention est un module photovoltaïque léger (1) comportant : une première couche (2) transparente formant la face avant, des cellules photovoltaïques (4) reliées électriquement entre elles par des éléments de contact électrique (6) dénommés conducteurs de liaison (6), un ensemble encapsulant (3) les cellules photovoltaïques (4), et une deuxième couche (5), l'ensemble encapsulant (3) et les cellules photovoltaïques (4) étant situés entre les première (2) et deuxième (5) couches, caractérisé en ce que, pour au moins une pluralité de cellules photovoltaïques (4), une ou plusieurs diodes de bypass (8) sont solidarisées à la face arrière (4b) de chaque cellule photovoltaïque (4), et connectées électriquement à une ou plusieurs cellules photovoltaïques (4) à protéger.The main object of the invention is a light photovoltaic module (1) comprising: a first transparent layer (2) forming the front face, photovoltaic cells (4) electrically connected to each other by electrical contact elements (6) called connecting conductors (6), an assembly encapsulating (3) the photovoltaic cells (4), and a second layer (5), the encapsulating assembly (3) and the photovoltaic cells (4) being located between the first (2) and second (5) layers, characterized in that, for at least a plurality of photovoltaic cells (4), one or more bypass diodes (8) are secured to the rear face (4b) of each photovoltaic cell (4), and electrically connected to one or more photovoltaic cells (4) to be protected.
Description
MODULE PHOTOVOLTAÏQUE COMPORTANT UNE OU PLUSIEURS DIODES DE BYPASS EN FACE ARRIÈRE D'UNE CELLULE PHOTOVOLTAÏQUE DU MODULEPHOTOVOLTAIC MODULE HAVING ONE OR MORE BYPASS DIODES ON THE BACK OF A PHOTOVOLTAIC CELL OF THE MODULE
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. Elle concerne tout particulièrement l'intégration de diodes de bypass, également appelées diodes de dérivation, au sein d'un module photovoltaïque.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. It particularly relates to the integration of bypass diodes, also called bypass diodes, within a photovoltaic module.
L'invention peut être mise en œuvre pour de nombreuses applications, par exemple des applications autonomes et/ou embarquées, étant particulièrement concernée, mais non exclusivement, par les applications qui requièrent l'utilisation de modules photovoltaïques flexibles, sans verre et ultra-légers, en particulier d'un poids par unité de surface inférieur à 1 kg/m2, et notamment inférieur à 800 g/m2, voire encore inférieur à 600 g/m2, et de faible épaisseur, notamment inférieure à 2 mm, voire 1 mm. Elle peut ainsi notamment être appliquée 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 numerous applications, for example autonomous and / or on-board applications, being particularly concerned, but not exclusively, by applications which require the use of flexible photovoltaic modules, without glass and ultra-light , in particular of a weight per unit area less than 1 kg / m 2 , and in particular less than 800 g / m 2 , or even less than 600 g / m 2 , and of small thickness, in particular less than 2 mm, even 1 mm. It can thus in particular be applied to buildings such as habitats or industrial premises (tertiary, commercial, etc.), for example for the realization 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 module photovoltaïque comportant une ou plusieurs diodes de bypass en face arrière d'une cellule photovoltaïque du module, ainsi qu'un procédé de réalisation d'un tel module photovoltaïque.The invention thus proposes a photovoltaic module comprising one or more bypass diodes on the rear face of a photovoltaic cell of the module, as well as a method for producing such a photovoltaic module.
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, de métal ou de plastique, 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, metal or plastic, 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 peuvent être reliées électriquement entre elles par des éléments de contact électrique avant et arrière, appelés conducteurs de liaison, et formés par exemple par des bandes 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, ou bien encore uniquement en face arrière pour les cellules photovoltaïques de type IBC (pour « Interdigitated Back Contact » en anglais).The photovoltaic cells can be electrically connected to each other by front and rear electrical contact elements, called connecting conductors, and formed for example by tinned copper strips, respectively arranged against the front faces (faces lying opposite the face front of the photovoltaic module intended to receive a luminous flux) and rear (faces located opposite the rear face of the photovoltaic module) of each of the photovoltaic cells, or even only on the rear face for photovoltaic cells of the IBC type (for “ Interdigitated Back Contact ”.
Il est à noter que les cellules photovoltaïques de type IBC (« Interdigitated Back Contact ») sont des structures pour lesquelles les contacts sont réalisés sur la face arrière de la cellule en forme de peignes interdigités. Elles sont par exemple décrites dans le brevet américain US 4,478,879 A.It should be noted that photovoltaic cells of the IBC (“Interdigitated Back Contact”) type are structures for which the contacts are made on the rear face of the cell in the form of interdigitated combs. They are for example described in American patent US 4,478,879 A.
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.
La figure IA représente en outre une variante de réalisation de l'exemple de la figure 1 dans laquelle les cellules photovoltaïques 4 sont de type IBC, les conducteurs de liaison 6 étant uniquement disposés contre les faces arrières des cellules photovoltaïques 4.FIG. 1A also represents an alternative embodiment of the example of FIG. 1 in which the photovoltaic cells 4 are of the IBC type, the connecting conductors 6 being only disposed against the rear faces of the photovoltaic cells 4.
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. Classiquement, cette boîte de jonction 7 est réalisée en plastique ou en caoutchouc, et présente une étanchéité complète.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. Conventionally, this junction box 7 is made of plastic or rubber, and has a complete seal.
De façon habituelle, le procédé de réalisation du module photovoltaïque 1 comporte une étape dite de lamination sous vide des différentes couches décrites précédemment, à une température supérieure ou égale à 120°C, voire 140°C, voire encore 150°C, et inférieure ou égale à 170°C, typiquement comprise entre 145 et 160°C, et pendant une durée du cycle de lamination d'au moins 10 minutes, voire 15 minutes.Usually, the method for producing the photovoltaic module 1 comprises a step called vacuum lamination of the different layers described above, at a temperature greater than or equal to 120 ° C, or even 140 ° C, or even 150 ° C, and lower or equal to 170 ° C, typically between 145 and 160 ° C, and for a duration of the lamination cycle of at least 10 minutes, or even 15 minutes.
Pendant cette étape de lamination, les couches de matériau d'encapsulation 3a et 3b fondent et viennent englober les cellules photovoltaïques 4, en même temps que l'adhérence se crée à toutes les interfaces entre les couches, à savoir entre la face avant 2 et la couche avant de matériau d'encapsulation 3a, la couche de matériau d'encapsulation 3a et les faces avant 4a des cellules photovoltaïques 4, les faces arrière 4b des cellules photovoltaïques 4 et la couche arrière de matériau d'encapsulation 3b, et la couche arrière de matériau d'encapsulation 3b et la face arrière 5 du module photovoltaïque 1. Le module photovoltaïque 1 obtenu est ensuite encadré, typiquement par le biais d'un profilé en aluminium.During this lamination step, the layers of encapsulation material 3a and 3b melt and include the photovoltaic cells 4, at the same time as adhesion is created at all the interfaces between the layers, namely between the front face 2 and the front layer of encapsulation material 3a, the layer of encapsulation material 3a and the front faces 4a of the photovoltaic cells 4, the rear faces 4b of the photovoltaic cells 4 and the rear layer of encapsulation material 3b, and the layer rear of encapsulation material 3b and the rear face 5 of the photovoltaic module 1. The photovoltaic module 1 obtained is then framed, typically by means of an aluminum profile.
Dans un module photovoltaïque 1 standard, tel que celui des figures 1 et 2, composé de 60 cellules photovoltaïques 4, des diodes de bypass (une pour 20 cellules) sont en plus intégrées dans la boîte de jonction 7 collée à l'extérieur du module 1.In a standard photovoltaic module 1, such as that of FIGS. 1 and 2, composed of 60 photovoltaic cells 4, bypass diodes (one for 20 cells) are additionally integrated in the junction box 7 glued to the outside of the module 1.
Ainsi, dans le cas d'ombrage d'une ou de plusieurs cellules photovoltaïques 4 dans le module photovoltaïque 1, ces diodes de bypass permettent à la fois d'éviter la détérioration du module par le phénomène de point chaud (« hotspot » en anglais) et de limiter la perte de productivité électrique associée à l'ombrage.Thus, in the case of shading of one or more photovoltaic cells 4 in the photovoltaic module 1, these bypass diodes make it possible both to avoid deterioration of the module by the hotspot phenomenon (“hotspot” in English ) and limit the loss of electrical productivity associated with shading.
Le nombre de cellules photovoltaïques 4 par diode de bypass peut être défini selon différents critères, tels que : la tenue maximale en tension inverse de la cellule photovoltaïque avant claquage ; la productivité électrique nécessaire ; la température maximale à ne pas dépasser en cas d'ombrage ; le coût ; l'architecture et les dimensions du module photovoltaïque, entre autres.The number of photovoltaic cells 4 per bypass diode can be defined according to different criteria, such as: the maximum withstand in reverse voltage of the photovoltaic cell before breakdown; the electrical productivity required; the maximum temperature not to be exceeded in the event of shade; the cost ; architecture and dimensions of the photovoltaic module, among others.
Dans le cas d'un module photovoltaïque standard, par exemple pour une application en toiture ou pour un champ photovoltaïque, le meilleur compromis trouvé est d'une diode de bypass toutes les 20 cellules photovoltaïques.In the case of a standard photovoltaic module, for example for a roof application or for a photovoltaic field, the best compromise found is a bypass diode for all 20 photovoltaic cells.
Cependant, dans le cas de nouvelles applications où les contraintes d'utilisation sont plus sévères, notamment lorsque des problématiques d'échauffement et d'ombrage variable sont plus fréquentes, il peut être nécessaire d'intégrer davantage de diodes de bypass avec parfois des situations pouvant requérir plusieurs diodes de bypass par cellule photovoltaïque et ce afin de palier à d'éventuels problèmes de fiabilité en cas de défaillance d'une diode de bypass.However, in the case of new applications where the constraints of use are more severe, in particular when problems of heating and variable shading are more frequent, it may be necessary to integrate more bypass diodes with sometimes situations may require several bypass diodes per photovoltaic cell in order to overcome possible reliability problems in the event of a bypass diode failure.
En conséquence, il existe un besoin pour concevoir une solution alternative d'intégration des diodes de bypass dans un module photovoltaïque.Consequently, there is a need to design an alternative solution for integrating the bypass diodes in a photovoltaic module.
EXPOSÉ DE L'INVENTIONSTATEMENT OF THE INVENTION
L'invention a donc pour but de remédier au moins partiellement aux besoins mentionnés précédemment et aux inconvénients relatifs aux réalisations de l'art antérieur.The invention therefore aims 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 module photovoltaïque comportant :According to one of its aspects, the subject of the invention is therefore 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, ou interconnectées, par des éléments de contact électrique dénommés conducteurs de liaison, formés notamment par des bandes (ou rubans) ou fils de cuivre étamé,- a plurality of photovoltaic cells arranged side by side and electrically connected to each other, or interconnected, by electrical contact elements called connecting conductors, formed in particular by tapes (or tapes) or wires of tinned copper,
- un ensemble encapsulant la pluralité de cellules photovoltaïques,- an assembly encapsulating the plurality of photovoltaic cells,
- une deuxième couche, l'ensemble encapsulant et la pluralité de cellules photovoltaïques étant situés entre les première et deuxième couches.- A second layer, the encapsulating assembly and the plurality of photovoltaic cells being located between the first and second layers.
Pour au moins une pluralité de cellules photovoltaïques, notamment la totalité des cellules photovoltaïques, une ou plusieurs diodes de bypass sont solidarisées, par exemple par assemblage et/ou collage, à la face arrière de chaque cellule photovoltaïque, et connectées électriquement à une ou plusieurs cellules photovoltaïques à protéger.For at least a plurality of photovoltaic cells, in particular all of the photovoltaic cells, one or more bypass diodes are secured, for example by assembly and / or bonding, to the rear face of each photovoltaic cell, and electrically connected to one or more photovoltaic cells to protect.
La connexion électrique de la ou des diodes de bypass de chaque cellule photovoltaïque à une ou plusieurs cellules photovoltaïques à protéger se fait avantageusement par connexion de l'anode d'une diode de bypass à l'anode d'une cellule photovoltaïque, et connexion de la cathode de cette diode de bypass à la cathode de cette cellule photovoltaïque. En effet, selon la convention générateur/récepteur, une diode de bypass est un récepteur avec le pôle négatif à la cathode et le pôle positif à l'anode, et une cellule photovoltaïque est un générateur avec le pôle positif à la cathode et le pôle négatif à l'anode.The electrical connection of the bypass diode (s) of each photovoltaic cell to one or more photovoltaic cells to be protected is advantageously made by connection of the anode of a bypass diode to the anode of a photovoltaic cell, and connection of the cathode of this bypass diode to the cathode of this photovoltaic cell. Indeed, according to the generator / receiver convention, a bypass diode is a receiver with the negative pole at the cathode and the positive pole at the anode, and a photovoltaic cell is a generator with the positive pole at the cathode and the pole negative at the anode.
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.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 through.
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 deux couches de matériau(x) d'encapsulation, réunies entre elles après lamination pour former l'ensemble encapsulant.In addition, by the term "encapsulating" or "encapsulated", it should be understood that the plurality of photovoltaic cells is arranged in a volume, for example hermetically sealed from liquids, at least partly formed by at least two layers of encapsulation material (s), joined together after lamination to form the encapsulating assembly.
En effet, initialement, c'est-à-dire avant toute opération de lamination, l'ensemble encapsulant est constitué par au moins deux couches de matériau(x) d'encapsulation, dites couches de cœur, entre lesquelles la pluralité de cellules photovoltaïques est encapsulée. Toutefois, pendant l'opération de lamination des couches, les couches de matériau d'encapsulation fondent pour ne former, après l'opération de lamination, qu'une seule couche (ou ensemble) solidifiée dans laquelle sont noyées les cellules photovoltaïques.In fact, initially, that is to say before any lamination operation, the encapsulating assembly consists of at least two layers of encapsulation material (s), called core layers, between which the plurality of photovoltaic cells is encapsulated. However, during the layer lamination operation, the layers of encapsulation material melt to form, after the lamination operation, only one solidified layer (or assembly) in which the photovoltaic cells are embedded.
Grâce à l'invention, il peut être possible d'éviter la perte de surface active, les diodes de bypass et les connectiques associées étant situées en face arrière des cellules photovoltaïques. De plus, il peut être possible de gérer la thermique d'une diode de bypass en fonctionnement en permettant un couplage avec la cellule photovoltaïque à protéger de sorte qu'elle soit alors utilisée comme un dissipateur thermique et permette de réduire la température de la diode de bypass en fonctionnement. En outre, l'invention peut permettre de limiter au maximum le surplus de masse associé à l'intégration de diodes de bypass, à savoir les composants et les connectiques, dans le cas où la légèreté est un critère d'importance. L'interconnexion des diodes de bypass peut également être facilitée et le nombre de diodes de bypass par cellule peut ne pas être limité. Par ailleurs, l'invention propose une solution d'intégration des diodes de bypass qui peut être compatible avec tout type de cellule photovoltaïque au silicium cristallin et tout type de diode de bypass.Thanks to the invention, it may be possible to avoid the loss of active surface, the bypass diodes and the associated connectors being located on the rear face of the photovoltaic cells. In addition, it may be possible to manage the thermal of a bypass diode in operation by allowing a coupling with the photovoltaic cell to be protected so that it is then used as a heat sink and allows the temperature of the diode to be reduced. bypass in operation. In addition, the invention can make it possible to limit as much as possible the excess mass associated with the integration of bypass diodes, namely the components and the connectors, in the case where lightness is an important criterion. The interconnection of the bypass diodes can also be facilitated and the number of bypass diodes per cell may not be limited. Furthermore, the invention provides a solution for integrating bypass diodes which can be compatible with any type of crystalline silicon photovoltaic cell and any type of bypass diode.
De plus, les diodes de bypass sont avantageusement en série d'une cellule photovoltaïque à l'autre, et dès qu'il existe au moins deux diodes de bypass par cellule, les diodes d'une même cellule sont en parallèle les unes des autres. Si une diode s'avère être défaillante, la deuxième prend le relais.In addition, the bypass diodes are advantageously in series from one photovoltaic cell to another, and as soon as there are at least two bypass diodes per cell, the diodes of the same cell are in parallel with each other. . If one diode turns out to be faulty, the second takes over.
Le module photovoltaïque selon l'invention peut en outre comporter l'une ou plusieurs des caractéristiques suivantes prises isolément ou suivant toutes combinaisons techniques possibles.The photovoltaic module according to the invention may also include one or more of the following characteristics taken in isolation or according to any possible technical combination.
La deuxième couche peut former la face arrière du module photovoltaïque. Toutefois, elle peut également être interposée entre l'ensemble encapsulant et au moins une couche supplémentaire, par exemple de protection, qui formera alors la face arrière du module.The second layer can form the rear face of the photovoltaic module. However, it can also be interposed between the encapsulating assembly and at least one additional layer, for example of protection, which will then form the rear face of the module.
Selon un premier mode de réalisation de l'invention, les cellules photovoltaïques peuvent être reliées électriquement entre elles par des conducteurs de liaison respectivement disposées contre les faces avant et arrière de chacune des cellules photovoltaïques. Avantageusement, cette configuration correspond à une technologie de cellules photovoltaïques à contacts face avant et face arrière.According to a first embodiment of the invention, the photovoltaic cells can be electrically connected to each other by connecting conductors respectively disposed against the front and rear faces of each of the photovoltaic cells. Advantageously, this configuration corresponds to a technology of photovoltaic cells with front face and rear face contacts.
Ainsi, pour chaque cellule photovoltaïque de ladite au moins une pluralité de cellules photovoltaïques, la ou les diodes de bypass peuvent être positionnées sur un conducteur de liaison de la face arrière de la cellule photovoltaïque, ce conducteur de liaison permettant la connexion électrique de la première polarité de la ou des diodes de bypass. Un ou plusieurs conducteurs de liaison additionnels peuvent être positionnés sur la ou les diodes de bypass, à l'opposé du conducteur de liaison de la face arrière de la cellule photovoltaïque, ce ou ces conducteurs de liaison additionnels permettant la connexion électrique de la deuxième polarité de la ou des diodes de bypass.Thus, for each photovoltaic cell of said at least a plurality of photovoltaic cells, the bypass diode or diodes can be positioned on a connection conductor of the rear face of the photovoltaic cell, this connection conductor allowing the electrical connection of the first polarity of the bypass diode (s). One or more additional connection conductors can be positioned on the bypass diode (s), opposite to the connection conductor on the rear face of the photovoltaic cell, this or these additional connection conductors allowing the electrical connection of the second polarity bypass diode (s).
Selon un deuxième mode de réalisation de l'invention, les cellules photovoltaïques peuvent être reliées électriquement entre elles par des conducteurs de liaison disposées contre la face arrière de chacune des cellules photovoltaïques. Avantageusement, cette configuration correspond à une technologie de cellules photovoltaïques à contacts face arrière de type IBC (pour « Interdigitated Back Contact » en anglais).According to a second embodiment of the invention, the photovoltaic cells can be electrically connected to each other by connecting conductors arranged against the rear face of each of the photovoltaic cells. Advantageously, this configuration corresponds to a technology of photovoltaic cells with rear face contacts of the IBC type (for “Interdigitated Back Contact” in English).
Ainsi, pour chaque cellule photovoltaïque de ladite au moins une pluralité de cellules photovoltaïques, la ou les diodes de bypass, ainsi que le ou les conducteurs de liaison sur la face arrière d'une cellule photovoltaïque, peuvent être isolés électriquement au moins partiellement, notamment totalement, de la surface de la cellule photovoltaïque.Thus, for each photovoltaic cell of said at least a plurality of photovoltaic cells, the bypass diode (s), as well as the connecting conductor (s) on the rear face of a photovoltaic cell, can be electrically isolated at least partially, in particular totally, from the surface of the photovoltaic cell.
De plus, pour chaque cellule photovoltaïque de ladite au moins une pluralité de cellules photovoltaïques, plusieurs diodes de bypass peuvent être solidarisées à la face arrière de chaque cellule photovoltaïque, et connectées électriquement à une ou plusieurs cellules photovoltaïques à protéger.In addition, for each photovoltaic cell of said at least a plurality of photovoltaic cells, several bypass diodes can be secured to the rear face of each photovoltaic cell, and electrically connected to one or more photovoltaic cells to be protected.
Par ailleurs, pour chaque cellule photovoltaïque de ladite au moins une pluralité de cellules photovoltaïques, la ou les diodes de bypass peuvent être positionnées au niveau ou à proximité d'un bord de la cellule photovoltaïque.Furthermore, for each photovoltaic cell of said at least a plurality of photovoltaic cells, the bypass diode or diodes can be positioned at or near an edge of the photovoltaic cell.
Dans le cas de la technologie de cellules photovoltaïques à contacts face avant et face arrière, un tel positionnement de la ou des diodes de bypass suffisamment proche du bord de la cellule photovoltaïque peut permettre de limiter la longueur du ou des conducteurs de liaison additionnels et ainsi limiter le surplus de masse associé.In the case of photovoltaic cell technology with front and rear face contacts, such positioning of the bypass diode (s) sufficiently close to the edge of the photovoltaic cell can make it possible to limit the length of the additional connection conductor (s) and thus limit the associated excess mass.
En outre, parmi ladite pluralité de cellules photovoltaïques, au moins une portion, notamment la totalité, d'une ou plusieurs cellules photovoltaïques peut être utilisée en tant que diode de bypass par connexion de ladite portion en parallèle et en polarité opposée en face arrière d'une ou plusieurs cellules photovoltaïques à protéger.In addition, among said plurality of photovoltaic cells, at least one portion, in particular all, of one or more photovoltaic cells can be used as a bypass diode by connecting said portion in parallel and in opposite polarity on the rear face d '' one or more photovoltaic cells to protect.
De façon avantageuse, la première couche peut comporter au moins un matériau polymère et présente une épaisseur inférieure à 50 pm, et avantageusement comprise entre 5 pm et 25 pm. Elle est avantageusement constituée par ledit au moins un matériau polymère.Advantageously, the first layer may comprise at least one polymeric material and has a thickness of less than 50 μm, and advantageously between 5 μm and 25 μm. It is advantageously constituted by said at least one polymer material.
De plus, la deuxième couche peut comporter au moins un matériau composite de type préimprégné à base de résine polymère et de fibres, et elle peut présenter un poids surfacique inférieur à 150 g/m2, et avantageusement compris entre 50 g/m2 et 115 g/m2. Elle peut être par exemple constituée par ledit au moins un matériau composite.In addition, the second layer may comprise at least one composite material of the prepreg type based on polymer resin and fibers, and it may have a surface weight of less than 150 g / m 2 , and advantageously between 50 g / m 2 and 115 g / m 2 . It can for example be constituted by said at least one composite material.
En outre, l'ensemble encapsulant peut présenter une épaisseur maximale inférieure à 150 pm.In addition, the encapsulating assembly can have a maximum thickness of less than 150 μm.
II est ainsi possible d'obtenir un module photovoltaïque ultra-léger et flexible. De plus, par l'utilisation d'une face arrière en composite préimprégné polymère/fibres, le module photovoltaïque peut présenter d'excellentes propriétés mécaniques et thermomécaniques tout en conservant de la flexibilité sans dégradation des cellules photovoltaïques sous contrainte de flexion. Notamment, il peut accepter des rayons de courbure d'environ 50 cm, voire même 20 cm dans certains cas, sans dégradation des cellules. En outre, notamment par la réduction des épaisseurs de ses éléments constitutifs, le module photovoltaïque peut permettre d'atteindre des poids surfaciques requis inférieurs à 1 kg/m2, notamment inférieurs à 800 g/m2, et tout particulièrement inférieurs à 600 g/m2, le rendant par définition ultra-léger.It is thus possible to obtain an ultra-light and flexible photovoltaic module. In addition, by the use of a rear face made of a polymer / fiber prepreg composite, the photovoltaic module can have excellent mechanical and thermomechanical properties while retaining flexibility without degradation of the photovoltaic cells under bending stress. In particular, it can accept radii of curvature of about 50 cm, or even 20 cm in some cases, without degradation of the cells. In addition, in particular by reducing the thicknesses of its constituent elements, the photovoltaic module can make it possible to achieve required surface weights less than 1 kg / m 2 , in particular less than 800 g / m 2 , and very particularly less than 600 g. / m 2 , making it by definition ultra-light.
La première couche et/ou la deuxième couche du module photovoltaïque peuvent être formées en une ou plusieurs parties, à savoir qu'elles peuvent être monocouche ou multicouche.The first layer and / or the second layer of the photovoltaic module can be formed in one or more parts, namely that they can be monolayer or multilayer.
La deuxième couche peut en particulier présenter une épaisseur comprise entre 50 pm et 80 pm.The second layer may in particular have a thickness of between 50 μm and 80 μm.
Ledit au moins un matériau composite de type préimprégné peut comporter un taux d'imprégnation de résine polymère compris entre 30 et 70 % en masse.Said at least one composite material of the prepreg type can comprise a polymer resin impregnation rate of between 30 and 70% by mass.
Ledit au moins un matériau composite de la deuxième couche peut être un préimprégné à base de résine polymère et de fibres, le polymère étant choisi parmi le polyester, l'époxy et/ou l'acrylique, entre autres, et les fibres étant choisies parmi les fibres de verre, de carbone et/ou d'aramide, entre autres.Said at least one composite material of the second layer can be a prepreg based on polymer resin and fibers, the polymer being chosen from polyester, epoxy and / or acrylic, among others, and the fibers being chosen from glass, carbon and / or aramid fibers, among others.
Ledit au moins un matériau polymère de la première couche peut être choisi parmi : le polycarbonate (PC), le polyméthacrylate de méthyle (PMMA), le polytéréphtalate d'éthylène (PET), le polyamide (PA), un polymère fluoré, notamment le polyfluorure de vinyle (PVF) ou le polyfluorure de vinylidène (PVDF), l'éthylène tétrafluoroéthylène (ETFE), l'éthylène chlorotrifluoroéthylène (ECTFE), le polytétrafluoroéthylène (PTFE), le polychlorotrifluoroéthylène (PCTFE), et/ou l'éthylène propylène fluoré (FEP).Said at least one polymer material of the first layer can be chosen from: polycarbonate (PC), polymethyl methacrylate (PMMA), polyethylene terephthalate (PET), polyamide (PA), a fluoropolymer, in particular the polyvinyl fluoride (PVF) or polyvinylidene fluoride (PVDF), ethylene tetrafluoroethylene (ETFE), ethylene chlorotrifluoroethylene (ECTFE), polytetrafluoroethylene (PTFE), polychlorotrifluoroethylene (PCTFE), and / or ethylene propylene fluorinated (FEP).
Par ailleurs, le module photovoltaïque présente avantageusement un poids surfacique inférieur à 1 kg/m2, notamment inférieur à 800 g/m2, notamment encore inférieur à 600 g/m2.Furthermore, the photovoltaic module advantageously has a surface weight of less than 1 kg / m 2 , in particular less than 800 g / m 2 , in particular still less than 600 g / m 2 .
De plus, l'ensemble encapsulant peut présenter une épaisseur maximale comprise entre 20 μιτι et 100 μιτι, et de préférence comprise entre 50 et 75 μιτι.In addition, the encapsulating assembly may have a maximum thickness of between 20 μιτι and 100 μιτι, and preferably between 50 and 75 μιτι.
L'ensemble encapsulant peut être formé par au moins une couche comportant au moins un matériau d'encapsulation de type polymère choisi parmi : les copolymères d'acides, les ionomères, le poly(éthylène-acétate de vinyle) (EVA), les acétals de vinyle , tels que les polyvinylbutyrals (PVB), les polyuréthanes, les chlorures de polyvinyle, les polyéthylènes, tels que les polyéthylènes linéaires basse densité, les polyoléfines élastomères de copolymères, les copolymères d'a-oléfines et des a-, βesters d'acide carboxylique à éthylénique, tels que les copolymères éthylène-acrylate de méthyle et les copolymères éthylène-acrylate de butyle, les élastomères de silicone et/ou les résines époxy, entre autres.The encapsulating assembly can be formed by at least one layer comprising at least one encapsulation material of polymer type chosen from: acid copolymers, ionomers, poly (ethylene-vinyl acetate) (EVA), acetals vinyl, such as polyvinylbutyrals (PVB), polyurethanes, polyvinyl chlorides, polyethylenes, such as linear low density polyethylenes, polyolefin elastomers of copolymers, copolymers of a-olefins and a-, βesters of carboxylic to ethylenic acid, such as ethylene-methyl acrylate copolymers and ethylene-butyl acrylate copolymers, silicone elastomers and / or epoxy resins, among others.
De préférence, l'ensemble encapsulant peut être réalisé à partir de deux couches en matériau(x) polymère(s), notamment deux couches de ionomère, dont le module de Young est très supérieur à celui du poly(éthylène-acétate de vinyle) (EVA) mais toujours compris entre 2 et 400 MPa à température ambiante permettant de meilleures propriétés mécaniques, entre lesquelles sont disposées les cellules photovoltaïques, chaque couche présentant une épaisseur inférieure à 75 μιτι, et préférence inférieure à 50 μητPreferably, the encapsulating assembly can be produced from two layers of polymer material (s), in particular two layers of ionomer, the Young's modulus of which is much greater than that of poly (ethylene-vinyl acetate) (EVA) but still between 2 and 400 MPa at room temperature allowing better mechanical properties, between which the photovoltaic cells are arranged, each layer having a thickness less than 75 μιτι, and preferably less than 50 μητ
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 de type IBC, et/ou des cellules photovoltaïques comprenant au moins un matériau parmi le silicium amorphe (aSi), le silicium microcristallin (pC-Si), le tellurure de cadmium (CdTe), le cuivre-indium séléniure (CIS) et le cuivre-indium/gallium diséléniure (CIGS), entre autres.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 of IBC type, and / or photovoltaic cells comprising at least one of amorphous silicon (aSi), microcrystalline silicon (pC-Si), cadmium telluride (CdTe), copper-indium selenide (CIS) and copper-indium / gallium diselenide (CIGS) ), among others.
Par ailleurs, les cellules photovoltaïques peuvent présenter une épaisseur comprise entre 1 et 300 μιτι, notamment entre 1 et 200 μιτι, et avantageusement entre 70 μιτι et 160 μιτι.Furthermore, the photovoltaic cells can have a thickness of between 1 and 300 μιτι, in particular between 1 and 200 μιτι, and advantageously between 70 μιτι and 160 μιτι.
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.
En outre, l'espacement entre deux cellules photovoltaïques voisines, ou encore consécutives ou adjacentes, peut être supérieur ou égal à 1 mm, notamment compris entre 1 et 30 mm, et de préférence égal à 2 mm.In addition, the spacing between two neighboring photovoltaic cells, or alternatively consecutive or adjacent, can be greater than or equal to 1 mm, in particular between 1 and 30 mm, and preferably equal to 2 mm.
De plus, l'épaisseur des conducteurs de liaison d'interconnexion des cellules photovoltaïques, et ceux utilisés pour interconnecter les guirlandes de cellules (ou « strings » selon la dénomination courante en anglais), a été adaptée pour être compatible avec le procédé de lamination et la faible épaisseur de l'encapsulant. Par exemple, dans le cas de cellules à contact face avant-face arrière, leur épaisseur est avantageusement réduite d'au moins 50 % par rapport à celle de ceux utilisés dans un module standard. Les conducteurs de liaison d'interconnexion de telles cellules peuvent présenter une épaisseur inférieure à 100 pm et une largeur inférieure à 3 mm. Pour les conducteurs de liaison d'interconnexion de « string », l'épaisseur est avantageusement strictement inférieure à 200 pm et la largeur inférieure à 5 mm.In addition, the thickness of the interconnecting connection conductors of the photovoltaic cells, and those used to interconnect the strings of cells (or “strings” according to the common name in English), has been adapted to be compatible with the lamination process. and the small thickness of the encapsulant. For example, in the case of cells with front face-rear face contact, their thickness is advantageously reduced by at least 50% compared to that of those used in a standard module. The interconnection connecting conductors of such cells can have a thickness of less than 100 μm and a width of less than 3 mm. For the interconnection link conductors of "string", the thickness is advantageously strictly less than 200 μm and the width less than 5 mm.
En outre, l'invention a encore pour objet, selon un autre de ses aspects, un procédé de réalisation d'un module photovoltaïque tel que défini précédemment, caractérisé en ce qu'il comporte l'étape de lamination à chaud, à une température comprise entre 130°C et 170°C, notamment de l'ordre de 150°C, et pendant une durée du cycle de lamination d'au moins 10 minutes, notamment comprise entre 10 et 20 minutes, des couches constitutives du module photovoltaïque.In addition, the invention also relates, according to another of its aspects, to a process for producing a photovoltaic module as defined above, characterized in that it comprises the step of hot lamination, at a temperature between 130 ° C and 170 ° C, in particular of the order of 150 ° C, and for a duration of the lamination cycle of at least 10 minutes, in particular between 10 and 20 minutes, of the constituent layers of the photovoltaic module.
Pour ladite au moins une pluralité de cellules photovoltaïques, la ou les diodes de bypass peuvent être avantageusement solidarisées, par exemple par assemblage et/ou collage, à la face arrière de chaque cellule photovoltaïque et connectées électriquement à une ou plusieurs cellules photovoltaïques à protéger, avant ladite étape de lamination à chaud du procédé selon l'invention.For said at least a plurality of photovoltaic cells, the bypass diode or diodes can advantageously be secured, for example by assembly and / or bonding, to the rear face of each photovoltaic cell and electrically connected to one or more photovoltaic cells to be protected, before said hot lamination step of the process according to the invention.
Le module photovoltaïque et le procédé de réalisation 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 photovoltaic module and the production method 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 IA représente une variante de réalisation de l'exemple de la figure 1 dans laquelle les cellules photovoltaïques sont de type IBC,FIG. 1A represents an alternative embodiment of the example of FIG. 1 in which the photovoltaic cells are of the IBC type,
- 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
- les figures 3 et 4 illustrent partiellement, respectivement en coupe et en vue du dessous, deux exemples de réalisation de chaînes de cellules photovoltaïques pour des modules photovoltaïque conformes à l'invention, etFIGS. 3 and 4 partially illustrate, respectively in section and in view from below, two exemplary embodiments of chains of photovoltaic cells for photovoltaic modules according to the invention, and
- la figure 5 illustre partiellement, en vue du dessous, l'utilisation d'une cellule photovoltaïque en tant que diode de bypass pour un module photovoltaïque conforme à l'invention.- Figure 5 partially illustrates, from below, the use of a photovoltaic cell as a bypass diode for a photovoltaic module 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 et 2 ont déjà été décrites dans la partie relative à l'état de la technique antérieure.Figures 1 and 2 have already been described in the section relating to the state of the prior art.
Les figures 3 et 4 illustrent partiellement, respectivement en coupe et en vue du dessous, deux exemples de réalisation de chaînes (« string » en anglais) de cellules photovoltaïques 4 pour des modules photovoltaïque 1 conformes à l'invention.Figures 3 and 4 partially illustrate, respectively in section and in bottom view, two embodiments of chains ("string" in English) of photovoltaic cells 4 for photovoltaic modules 1 according to the invention.
On considère ici que les cellules photovoltaïques 4, interconnectées par des conducteurs de liaison 6 sous forme de rubans en cuivre étamé soudés, sont des cellules « cristallines », c'est-à-dire qu'elles comportent du silicium mono ou multicristallin, et qu'elles présentent une épaisseur comprise entre 1 et 250 pm.It is considered here that the photovoltaic cells 4, interconnected by connecting conductors 6 in the form of soldered tinned copper ribbons, are “crystalline” cells, that is to say that they comprise monocrystalline or silicon, and that they have a thickness between 1 and 250 μm.
De plus, l'ensemble encapsulant 3 est choisi pour être réalisé à partir de deux couches de ionomère entre lesquelles sont disposées les cellules photovoltaïques 4, chaque couche étant d'épaisseur inférieure à 50 pm.In addition, the encapsulating assembly 3 is chosen to be produced from two layers of ionomer between which the photovoltaic cells 4 are arranged, each layer being of thickness less than 50 μm.
De façon avantageuse, l'invention prévoit un choix spécifique pour les matériaux formant les faces avant et arrière du module photovoltaïque 1, de sorte à obtenir un module photovoltaïque 1 ultra-léger, de poids surfacique inférieur à 1 kg/m2, et préférentiellement inférieur à 0,8 kg/m2, voire 0,6 kg/m2.Advantageously, the invention provides a specific choice for the materials forming the front and rear faces of the photovoltaic module 1, so as to obtain an ultra-light photovoltaic module 1, with a surface weight of less than 1 kg / m 2 , and preferably less than 0.8 kg / m 2 , or even 0.6 kg / m 2 .
Bien entendu, ces choix ne sont nullement limitatifs. Il est de plus à noter que les éléments déjà décrits en référence aux figures 1 et 2 ne sont pas nécessairement décrits de nouveau ici.Of course, these choices are in no way limiting. It should also be noted that the elements already described with reference to Figures 1 and 2 are not necessarily described again here.
On se réfère tout d'abord à la figure 3 qui illustre partiellement, en coupe, un exemple de réalisation d'un « string » de cellules photovoltaïques 4 d'un module photovoltaïque 1 conforme à l'invention.First of all, reference is made to FIG. 3 which partially illustrates, in section, an embodiment of a “string” of photovoltaic cells 4 of a photovoltaic module 1 according to the invention.
Le module photovoltaïque 1 comporte ainsi une pluralité de cellules photovoltaïques 4 disposées côte à côte et interconnectées entre elles par des conducteurs de liaison 6.The photovoltaic module 1 thus comprises a plurality of photovoltaic cells 4 arranged side by side and interconnected with one another by connecting conductors 6.
Avant l'étape de lamination à chaud, une diode de bypass 8 par cellule photovoltaïque 4 est collée à la face arrière 4b de chaque cellule photovoltaïque 4, et connectée électriquement à une ou plusieurs cellules photovoltaïques 4 à protéger. Plus précisément, la connexion électrique de la diode de bypass 8 de chaque cellule photovoltaïque 4 se fait par connexion de l'anode d'une diode de bypass 8 à l'anode d'une cellule photovoltaïque 4, et connexion de la cathode de cette diode de bypass 8 à la cathode de cette cellule photovoltaïque 4.Before the hot lamination step, a bypass diode 8 per photovoltaic cell 4 is bonded to the rear face 4b of each photovoltaic cell 4, and electrically connected to one or more photovoltaic cells 4 to be protected. More specifically, the electrical connection of the bypass diode 8 of each photovoltaic cell 4 is made by connection of the anode of a bypass diode 8 to the anode of a photovoltaic cell 4, and connection of the cathode of this bypass diode 8 at the cathode of this photovoltaic cell 4.
Dans l'exemple de la figure 3, la technologie de cellules à contacts face avant et face arrière est illustrée. Ainsi, les cellules photovoltaïques 4 sont reliées électriquement entre elles par des conducteurs de liaison 6 respectivement disposées contre les faces avant 4a et arrière 4b de chacune des cellules photovoltaïques 4.In the example of FIG. 3, the technology of cells with front and rear face contacts is illustrated. Thus, the photovoltaic cells 4 are electrically connected to each other by connecting conductors 6 respectively disposed against the front 4a and rear 4b faces of each of the photovoltaic cells 4.
Dans ce cas, la diode de bypass 8 est positionnée sur un conducteur de liaison 6 de la face arrière 4b de la cellule photovoltaïque 4, ce conducteur de liaison 6 permettant la connexion électrique de la première polarité de la diode de bypass 8.In this case, the bypass diode 8 is positioned on a connecting conductor 6 of the rear face 4b of the photovoltaic cell 4, this connecting conductor 6 allowing the electrical connection of the first polarity of the bypass diode 8.
De plus, un conducteur de liaison additionnel 9 est positionné sur la diode de bypass 8, à l'opposé du conducteur de liaison 6 de la face arrière 4b de la cellule photovoltaïque 4, ce conducteur de liaison additionnels 9 permettant la connexion électrique de la deuxième polarité de la diode de bypass 8.In addition, an additional connection conductor 9 is positioned on the bypass diode 8, opposite to the connection conductor 6 of the rear face 4b of the photovoltaic cell 4, this additional connection conductor 9 allowing the electrical connection of the second polarity of the bypass diode 8.
Le positionnement de la diode de bypass 8 suffisamment proche du bord de la cellule 4 permet de limiter la longueur du conducteur de liaison additionnel 9 et ainsi de limiter le surplus de masse associé.The positioning of the bypass diode 8 sufficiently close to the edge of the cell 4 makes it possible to limit the length of the additional connection conductor 9 and thus to limit the associated excess mass.
Par ailleurs, la figure 4 permet d'illustrer la technologie de cellules photovoltaïques 4 à contacts face arrière de type IBC.Furthermore, FIG. 4 illustrates the technology of photovoltaic cells 4 with rear face contacts of the IBC type.
Ainsi, les cellules photovoltaïques 4 sont reliées électriquement entre elles par des conducteurs de liaison 6 disposées tous contre la face arrière de chacune des cellules photovoltaïques 4. Le positionnement de la diode de bypass 8 sur la face arrière 4b de la cellule 4 est libre.Thus, the photovoltaic cells 4 are electrically connected to each other by connecting conductors 6 all disposed against the rear face of each of the photovoltaic cells 4. The positioning of the bypass diode 8 on the rear face 4b of the cell 4 is free.
Dans les deux cas d'une technologie de type IBC et d'une polarité face avant/face arrière, pour chaque cellule photovoltaïque 4, la diode de bypass 8, ainsi que le conducteur de liaison 6 sur la face arrière de la cellule photovoltaïque 4, sont isolés électriquement au moins partiellement, notamment totalement, de la surface de la cellule photovoltaïque 4 en fonction des différentes polarités en contact.In both cases of an IBC type technology and of a front / rear face polarity, for each photovoltaic cell 4, the bypass diode 8, as well as the connecting conductor 6 on the rear face of the photovoltaic cell 4 , are electrically isolated at least partially, in particular totally, from the surface of the photovoltaic cell 4 as a function of the different polarities in contact.
Par ailleurs, l'invention permet également l'utilisation d'une cellule photovoltaïque 4 en tant que diode de bypass 8. Cette cellule 4 est alors connectée en parallèle et en polarité opposée en face arrière de la cellule photovoltaïque à protéger. Il n'est alors pas nécessaire d'avoir une cellule entière en tant que diode de bypass, la surface nécessaire pouvant être calculée en fonction du courant à faire passer et de la puissance à dissiper.Furthermore, the invention also allows the use of a photovoltaic cell 4 as a bypass diode 8. This cell 4 is then connected in parallel and in opposite polarity on the rear face of the photovoltaic cell to be protected. It is then not necessary to have an entire cell as a bypass diode, the necessary area can be calculated according to the current to be passed and the power to be dissipated.
La figure 5 permet d'illustrer cet aspect pour le cas de la technologie de cellules photovoltaïques 4 à contacts face avant et face arrière avec un morceau de cellule utilisée en tant que diode de bypass.FIG. 5 illustrates this aspect for the case of the technology of photovoltaic cells 4 with front face and rear face contacts with a piece of cell used as a bypass diode.
Ainsi, en fonction du nombre de points de connexion, deux dans cet exemple de la figure 5, il est possible d'avoir plusieurs diodes de bypass 8 en parallèle par cellule photovoltaïque 4 à la condition d'avoir une découpe de la cellule utilisée en tant que diode de bypass entre chaque point de connexion.Thus, depending on the number of connection points, two in this example of FIG. 5, it is possible to have several bypass diodes 8 in parallel per photovoltaic cell 4 on the condition of having a cut out of the cell used in as a bypass diode between each connection point.
L'intégration de la diode de bypass en face arrière et au contact de la cellule photovoltaïque permet d'utiliser celle-ci en tant que dissipateur thermique de la diode de bypass en fonctionnement. Le couplage thermique de ces deux composants permet de diminuer la température de la diode.The integration of the bypass diode on the rear face and in contact with the photovoltaic cell allows it to be used as a heat sink for the bypass diode in operation. The thermal coupling of these two components makes it possible to reduce the temperature of the diode.
Exemples de réalisation particuliersExamples of specific achievements
On va maintenant décrire trois exemples de réalisation particuliers A, B et C de modules photovoltaïques 1 conformes à l'invention.We will now describe three specific embodiments A, B and C of photovoltaic modules 1 according to the invention.
Les trois exemples A, B et C ont été réalisés avec les mêmes matériaux d'encapsulation mais avec des cellules photovoltaïques ou des diodes de bypass différentes :The three examples A, B and C were made with the same encapsulation materials but with different photovoltaic cells or bypass diodes:
Dans le premier exemple A, les cellules photovoltaïques comprennent 4 cellules photovoltaïques de type IBC d'épaisseur de l'ordre de 160 pm avec chacune une diode de bypass de type diodes incorporées SBR12U45LH1, en position centrale sur la face arrière de la cellule.In the first example A, the photovoltaic cells comprise 4 photovoltaic cells of the IBC type with a thickness of the order of 160 μm each with a bypass diode of the incorporated diode type SBR12U45LH1, in the central position on the rear face of the cell.
Dans le deuxième exemple B, les cellules photovoltaïques comprennent 4 cellules hétérojonction à base de silicium amorphe et monocristallin d'épaisseur de l'ordre de 115 pm avec chacune deux diodes de bypass de type diodes incorporées SBR12U45LH1.In the second example B, the photovoltaic cells comprise 4 heterojunction cells based on amorphous and monocrystalline silicon with a thickness of the order of 115 μm each with two bypass diodes of the incorporated diode type SBR12U45LH1.
Dans le troisième exemple C, les cellules photovoltaïques comprennent 4 cellules homojonction de type PERT (pour « Passivated Emitter, Rear Totally-diffused » en anglais) à base de silicium monocristallin d'épaisseur de l'ordre de 160 pm avec une cellule photovoltaïque utilisée en tant que diode de bypass par cellule.In the third example C, the photovoltaic cells comprise 4 homojunction cells of the PERT type (for “Passivated Emitter, Rear Totally-diffused” in English) based on monocrystalline silicon with a thickness of the order of 160 μm with a photovoltaic cell used as a bypass diode per cell.
Pour chaque exemple A, B et C, le module photovoltaïque est mis en œuvre en une seule étape de lamination à chaud sous vide, après solidarisation des diodes de bypass.For each example A, B and C, the photovoltaic module is implemented in a single step of hot lamination under vacuum, after joining of the bypass diodes.
Pour les trois exemples de réalisation A, B et C, l'intégration des diodes de bypass en face arrière des cellules photovoltaïques n'a avantageusement aucun impact sur la surface active du module photovoltaïque.For the three exemplary embodiments A, B and C, the integration of the bypass diodes on the rear face of the photovoltaic cells advantageously has no impact on the active surface of the photovoltaic module.
De plus, l'intégration des diodes de bypass n'introduit pas de dégradation mécanique des cellules photovoltaïques durant le procédé de fabrication du module.In addition, the integration of the bypass diodes does not introduce mechanical degradation of the photovoltaic cells during the module manufacturing process.
En outre, le fonctionnement des diodes de bypass a été validé sous ombrages avec mesure des performances électriques et observation par caméra infrarouge de réchauffement des diodes de bypass.In addition, the operation of the bypass diodes was validated under shading with measurement of electrical performance and observation by infrared camera of the bypass diode heating.
Le couplage thermique entre une diode de bypass et une cellule photovoltaïque a également été validé. L'observation des images par infrarouge montre que la surface d'échauffement est dans tous les cas très largement supérieure à la surface de la diode utilisée.The thermal coupling between a bypass diode and a photovoltaic cell has also been validated. Observation of the infrared images shows that the heating surface is in all cases very much greater than the surface of the diode used.
De plus, les tenues en vieillissement accéléré en enceinte de cyclage thermique selon la norme terrestre IEC 61215 ont aussi été démontrées sur plus de 600 cycles avec des pertes de puissance très largement inférieures à 5 % après 200 cycles thermiques.In addition, the accelerated aging behavior in thermal cycling enclosure according to the IEC 61215 terrestrial standard has also been demonstrated over more than 600 cycles with power losses very much less than 5% after 200 thermal cycles.
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.
Claims (13)
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