FR3090883A1 - Method for characterizing the average crosslinking rate of an encapsulation layer, present in a photovoltaic module - Google Patents
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Abstract
Procédé de caractérisation du taux moyen de réticulation d’une couche d’encapsulation (20), présente dans un module photovoltaïque, comprenant les étapes successives suivantes :a) fournir un module photovoltaïque comprenant : -une première plaque (10), -une pluralité de cellules photovoltaïques (30), reliées électriquement entre elles, -une couche d’encapsulation (20), encapsulant la pluralité de cellules photovoltaïques (30), -une deuxième plaque (40), la couche d’encapsulation (20) et la pluralité de cellules photovoltaïques (30) étant situées entre les première et deuxième plaques (10, 40), b) recouvrir la première plaque (10) par un élément électriquement conducteur (100),c) mesurer la résistance électrique de la couche d’encapsulation (20) entre la pluralité de cellules photovoltaïques (30) et l’élément électriquement conducteur (100), d) comparer la résistance électrique mesurée avec des valeurs de référence prédéfinies, de manière à déterminer le taux moyen de réticulation de la couche d’encapsulation (20). Figure pour l’abrégé : figure 3.Method for characterizing the average crosslinking rate of an encapsulation layer (20), present in a photovoltaic module, comprising the following successive steps: a) providing a photovoltaic module comprising: -a first plate (10), -a plurality of photovoltaic cells (30), electrically connected to each other, -an encapsulation layer (20), encapsulating the plurality of photovoltaic cells (30), -a second plate (40), the encapsulation layer (20) and the plurality of photovoltaic cells (30) being located between the first and second plates (10, 40), b) covering the first plate (10) with an electrically conductive element (100), c) measuring the electrical resistance of the layer of encapsulation (20) between the plurality of photovoltaic cells (30) and the electrically conductive element (100), d) comparing the measured electrical resistance with predefined reference values, so as to determine the average rate of crosslinking of the encapsulation layer (20). Figure for the abstract: Figure 3.
Description
DescriptionDescription
Titre de l'invention : Procédé de caractérisation du taux moyen de réticulation d’une couche d’encapsulation, présente dans un module photovoltaïqueTitle of the invention: Method for characterizing the average rate of crosslinking of an encapsulation layer, present in a photovoltaic module
Domaine techniqueTechnical area
[0001] L’invention se rapporte à un procédé de caractérisation, non destructif, du taux moyen de réticulation d’une couche d’encapsulation, présente dans un module photovoltaïque. L’invention concerne plus particulièrement les modules photovoltaïques comportant des cellules photovoltaïques de type silicium.The invention relates to a non-destructive characterization process of the average rate of crosslinking of an encapsulation layer, present in a photovoltaic module. The invention relates more particularly to photovoltaic modules comprising silicon-type photovoltaic cells.
[0002] L’invention se rapporte également à un procédé de suivi de la qualité d’un module photovoltaïque.The invention also relates to a method for monitoring the quality of a photovoltaic module.
Technique antérieurePrior art
[0003] Le procédé de fabrication d’un module photovoltaïque consiste, classiquement, à empiler, dans un premier temps, les différentes couches constitutives du module :The manufacturing process of a photovoltaic module consists, conventionally, of stacking, in a first step, the different constituent layers of the module:
[0004] -une plaque transparente en face avant du module ; la face avant étant celle exposée au rayonnement solaire incident lors de l'implantation des modules sur le terrain, -une première couche de matériau polymère transparent (premier film encapsulant), -un ensemble de cellules photovoltaïques interconnectées,[0004] a transparent plate on the front face of the module; the front face being that exposed to the incident solar radiation during the implantation of the modules in the field, a first layer of transparent polymer material (first encapsulating film), a set of interconnected photovoltaic cells,
-une deuxième couche de matériau polymère (deuxième film encapsulant), -une plaque en face arrière du module.-a second layer of polymeric material (second encapsulating film), -a plate on the rear face of the module.
[0005] Les films encapsulants, aussi appelés feuilles ou couches d’encapsulation, sont en général positionnés de part et d’autre des cellules photo voltaïques. Les films encapsulants sont des films solides en un matériau polymère de type élastomère, par exemple, en polyoléfines fonctionnelles réticulables, comme le copolymère d’éthylène et d’acétate de vinyle (EVA).Encapsulating films, also called sheets or encapsulation layers, are generally positioned on either side of the photo voltaic cells. Encapsulating films are solid films made of an elastomeric polymer material, for example, of crosslinkable functional polyolefins, such as the copolymer of ethylene and vinyl acetate (EVA).
[0006] Après l’étape d’assemblage, l’ensemble ainsi formé est soumis à une étape de lamination (aussi appelée étape de laminage), permettant de faire fondre puis réticuler les matériaux polymères des films encapsulants. Cette opération est généralement exécutée à l'aide d'un laminateur (aussi appelé laminoir) pouvant être, par exemple, une presse à membrane. Cette opération peut également être réalisée par un autre procédé, par autoclave par exemple. On obtient ainsi des cellules photovoltaïques complètement encapsulées dans une couche d’encapsulation, obtenue à partir des deux films encapsulants. Les cellules sont isolées de l'environnement extérieur et protégées des chocs et des contraintes mécaniques. L'EVA est un matériau thermofusible, mais grâce à la réticulation intervenant lors du procédé de lamination, il devient réticulé. La lamination thermique de l'empilement a également pour conséquence le collage de l'ensemble de la structure.[0006] After the assembly step, the assembly thus formed is subjected to a lamination step (also called rolling step), making it possible to melt and then crosslink the polymeric materials of the encapsulating films. This operation is generally carried out using a laminator (also called a rolling mill) which can be, for example, a membrane press. This operation can also be carried out by another method, for example by autoclave. Photovoltaic cells are thus completely encapsulated in an encapsulation layer, obtained from the two encapsulating films. The cells are isolated from the external environment and protected from shocks and mechanical stresses. EVA is a hot-melt material, but thanks to the crosslinking that occurs during the lamination process, it becomes crosslinked. The thermal lamination of the stack also results in the bonding of the entire structure.
[0007] Il est indispensable que les matériaux polymères soient suffisamment réticulés pour assurer leur fonction d’encapsulation. Une faible réticulation peut mener au finage du matériau polymère, et donc à une diminution de la durée de vie du module photovoltaïque. Pern et al. ont montré qu’une réticulation d’au moins 80% permet d’obtenir de bonnes propriétés thermomécaniques et optiques, et une résistance chimique satisfaisante (« EVA encapsulants for PV modules: Reliability issues and current R&D status at NREL », Renewable Energy, vol 8, 1-4, p.367, 1996).It is essential that the polymer materials are sufficiently crosslinked to ensure their encapsulation function. Low crosslinking can lead to the finishing of the polymer material, and therefore to a reduction in the service life of the photovoltaic module. Pern et al. have shown that crosslinking of at least 80% makes it possible to obtain good thermomechanical and optical properties, and satisfactory chemical resistance ("EVA encapsulants for PV modules: Reliability issues and current R&D status at NREL", Renewable Energy, vol 8, 1-4, p.367, 1996).
[0008] Or, le taux de réticulation (ou degré de réticulation) peut varier en fonction des conditions opérationnelles utilisées (laminateur, température, pression, durée de l’étape de laminage, etc) ainsi qu’en fonction du matériau (quantité et nature des agents de réticulation). Il est donc essentiel de pouvoir déterminer le taux de réticulation des films encapsulants après l’étape de lamination.However, the crosslinking rate (or degree of crosslinking) can vary depending on the operational conditions used (laminator, temperature, pressure, duration of the rolling step, etc.) as well as on the material (quantity and nature of the crosslinking agents). It is therefore essential to be able to determine the rate of crosslinking of the encapsulating films after the lamination step.
[0009] Il existe plusieurs méthodes connues permettant d'assurer un suivi de la réaction de réticulation d’un polymère.There are several known methods for monitoring the crosslinking reaction of a polymer.
[0010] La première méthode est une méthode par extraction de solvant (Soxhlet). Cette méthode est par exemple décrite dans la norme IEC 62788-1-6 (« Procédures de mesure des matériaux utilisés dans les modules photo voltaïques - Partie 1-6 : Encapsulants - Méthodes d'essai pour déterminer le degré de durcissement dans l'éthylène-acétate de vinyle »). Des échantillons de polymère sont prélevés, immergés dans du xylène et suivent des cycles dans le Soxhlet à 140°C, pendant au moins 8h, puis les résidus sont séchés à 115°C pendant au moins 4h. La fraction insoluble est ensuite déterminée.The first method is a method by solvent extraction (Soxhlet). This method is for example described in standard IEC 62788-1-6 (“Procedures for measuring materials used in photo voltaic modules - Part 1-6: Encapsulants - Test methods for determining the degree of hardening in ethylene - vinyl acetate ”). Polymer samples are taken, immersed in xylene and follow cycles in the Soxhlet at 140 ° C, for at least 8h, then the residues are dried at 115 ° C for at least 4h. The insoluble fraction is then determined.
[0011] Cependant, cette méthode est destructive, particulièrement longue à mettre en œuvre, et utilise des solvants pouvant être toxiques.However, this method is destructive, particularly long to implement, and uses solvents which can be toxic.
[0012] Il est également possible de déterminer le taux de réticulation par analyse calorimétrique différentielle (ou DSC pour « Differential Scanning Calorimetry »), par spectroscopic Raman ou encore par analyse diélectrique (DEA pour « Dielectric Analysis »). Hardis et al. (“Cure kinetics characterization and monitoring of an epoxy resin using DSC, Raman spectroscopy, and DEA”, Compos. Part Appl. Sci. Manuf. 49 (2013) 100-108) ont utilisé ces techniques pour déterminer le taux de réticulation d’une résine époxyde. Pour déterminer le taux de réticulation par DSC, les échantillons réticulés de résine époxyde sont, dans un premier temps, refroidis à -50°C puis chauffés jusqu’à 275°C, à 10°C/min. La température de transition vitreuse est mesurée. Cette température dépend du degré de réticulation. Pour déterminer le taux de réticulation par DEA, une tension de IV est appliquée à un échantillon de résine de 0,5mm d’épaisseur, positionné entre deux électrodes. La permittivité et le facteur de perte sont mesurés. Le facteur de perte, qui dépend de la mobilité des ions au sein du matériau, diminue avec le degré de réticulation. Concernant la spectroscopie Raman, l’intensité du pic correspondant au groupe époxyde diminue quand le degré de réticulation augmente. Il a été observé que les taux de réticulation déterminés par les trois techniques concordent.It is also possible to determine the crosslinking rate by differential scanning calorimetry (or DSC for "Differential Scanning Calorimetry"), by Raman spectroscopy or by dielectric analysis (DEA for "Dielectric Analysis"). Hardis et al. (“Cure kinetics characterization and monitoring of an epoxy resin using DSC, Raman spectroscopy, and DEA”, Compos. Part Appl. Sci. Manuf. 49 (2013) 100-108) used these techniques to determine the rate of crosslinking of an epoxy resin. To determine the rate of crosslinking by DSC, the crosslinked epoxy resin samples are first cooled to -50 ° C and then heated to 275 ° C at 10 ° C / min. The glass transition temperature is measured. This temperature depends on the degree of crosslinking. To determine the rate of crosslinking by DEA, a voltage of IV is applied to a resin sample 0.5 mm thick, positioned between two electrodes. The permittivity and the loss factor are measured. The loss factor, which depends on the mobility of the ions within the material, decreases with the degree of crosslinking. With Raman spectroscopy, the intensity of the peak corresponding to the epoxy group decreases as the degree of crosslinking increases. It has been observed that the crosslinking rates determined by the three techniques agree.
[0013] Cependant, les méthodes existantes sont destructives (nécessité de récupérer un morceau de film encapsulant pour l’analyser), chronophages et/ou coûteuses. Exposé de l’inventionHowever, the existing methods are destructive (need to recover a piece of encapsulating film to analyze it), time-consuming and / or expensive. Statement of the invention
[0014] Un but de la présente invention est de proposer un procédé de caractérisation du taux moyen de réticulation d’une couche d’encapsulation, présente dans un module photovoltaïque, sans les inconvénients des méthodes précitées, et notamment sans avoir besoin de prélever et de détruire un échantillon de la couche d’encapsulation.An object of the present invention is to provide a method for characterizing the average rate of crosslinking of an encapsulation layer, present in a photovoltaic module, without the drawbacks of the aforementioned methods, and in particular without the need to sample and destroy a sample of the encapsulation layer.
[0015] Pour cela, la présente invention propose un procédé de caractérisation du taux moyen de réticulation d’une couche d’encapsulation, présente dans un module photo voltaïque, comprenant les étapes successives suivantes :For this, the present invention provides a method for characterizing the average crosslinking rate of an encapsulation layer, present in a photo voltaic module, comprising the following successive steps:
a) fournir un module photovoltaïque comprenant au moins :a) provide a photovoltaic module comprising at least:
-une première plaque,-a first plate,
[0016] -une pluralité de cellules photo voltaïques, reliées électriquement entre elles,A plurality of photo voltaic cells, electrically connected to each other,
-une couche d’encapsulation, encapsulant la pluralité de cellules photo voltaïques, -une deuxième plaque, la couche d’encapsulation et la pluralité de cellules photovoltaïques étant situées entre les première et deuxième plaques,-an encapsulation layer, encapsulating the plurality of photovoltaic cells, -a second plate, the encapsulation layer and the plurality of photovoltaic cells being located between the first and second plates,
b) recouvrir la première plaque par un élément électriquement conducteur,b) cover the first plate with an electrically conductive element,
c) mesurer la résistance électrique de la couche d’encapsulation entre la pluralité de cellules photo voltaïques et l’élément électriquement conducteur, avec un appareil de mesure,c) measure the electrical resistance of the encapsulation layer between the plurality of photo voltaic cells and the electrically conductive element, with a measuring device,
d) comparer la résistance électrique mesurée avec des valeurs de référence prédéfinies, de manière à déterminer le taux moyen de réticulation de la couche d’encapsulation.d) compare the electrical resistance measured with predefined reference values, so as to determine the average rate of crosslinking of the encapsulation layer.
[0017] On appelle couche d’encapsulation, une couche solide en matériau polymère au moins partiellement réticulée, par exemple obtenue par lamination d’un ou plusieurs films encapsulants en matériau polymère réticulable. L’étape de lamination permet de faire fondre les films encapsulants et de les faire au moins partiellement réticuler.Called encapsulation layer, a solid layer of at least partially crosslinked polymeric material, for example obtained by laminating one or more encapsulating films of crosslinkable polymeric material. The lamination step allows the encapsulating films to melt and at least partially crosslink them.
[0018] Par au moins partiellement réticulé, on entend un taux de réticulation supérieur à 50%, et de préférence supérieur à 75%. La réticulation correspond à la formation de liaisons covalentes entre les chaînes polymères macromoléculaires (ponts de réticulation) créant un réseau tridimensionnel. Le taux de réticulation peut également être appelé taux de conversion.By at least partially crosslinked is meant a crosslinking rate greater than 50%, and preferably greater than 75%. Crosslinking corresponds to the formation of covalent bonds between macromolecular polymer chains (crosslinking bridges) creating a three-dimensional network. The crosslinking rate can also be called the conversion rate.
[0019] Le procédé de l’invention consiste à mesurer la résistance électrique de la couche d’encapsulation, entre le circuit de cellules photo voltaïques et un contact métallique, positionné à l’extérieur du module photovoltaïque (sur la face avant ou sur la face arrière). La résistance du matériau polymère de la couche d’encapsulation reflète la mobilité des porteurs de charges, qui dépend de la mobilité des chaînes macromoléculaires et dépend donc de l’avancement de la réaction de réticulation. Cette mesure diélectrique permet de déterminer le taux de réticulation (aussi appelé degré de réticulation ou avancement de la réticulation) de la couche d’encapsulation.The method of the invention consists in measuring the electrical resistance of the encapsulation layer, between the circuit of photo voltaic cells and a metal contact, positioned outside the photovoltaic module (on the front face or on the back side). The resistance of the polymer material of the encapsulation layer reflects the mobility of charge carriers, which depends on the mobility of the macromolecular chains and therefore depends on the progress of the crosslinking reaction. This dielectric measurement makes it possible to determine the rate of crosslinking (also called degree of crosslinking or advancement of crosslinking) of the encapsulation layer.
[0020] La mesure est fiable et très rapide (de quelques secondes à quelques minutes).The measurement is reliable and very fast (from a few seconds to a few minutes).
[0021] Le procédé est facile à mettre en œuvre et non destructif. Il permet de contrôler directement la réticulation des modules PV sur la ligne de production (« in line »), ou à la fin de la ligne de production (post-fabrication) ou encore d’analyser des modules PV sur le terrain ou revenant du terrain, ce qui n'est pas possible avec les procédés de l’art antérieur. Le procédé selon l’invention permet d’évaluer le taux de réticulation d’un matériau polymère sur un module photovoltaïque terminé.The method is easy to implement and non-destructive. It allows direct control of the crosslinking of PV modules on the production line (“in line”), or at the end of the production line (post-production) or even to analyze PV modules in the field or returning from the field, which is not possible with the methods of the prior art. The method according to the invention makes it possible to evaluate the crosslinking rate of a polymer material on a completed photovoltaic module.
[0022] Avantageusement, le procédé comporte, en outre, après l’étape d), les étapes successives suivantes :Advantageously, the method further comprises, after step d), the following successive steps:
[0023] e) retirer l’élément électriquement conducteur de la première plaque et recouvrir la deuxième plaque avec l’élément électriquement conducteur,E) remove the electrically conductive element from the first plate and cover the second plate with the electrically conductive element,
[0024] f) répéter étapes c) et d) telles que définies précédemment.F) repeat steps c) and d) as defined above.
[0025] Lorsque la couche d’encapsulation est obtenue en laminant deux films encapsulants, disposés de part et d’autre de la pluralité de cellules photo voltaïques, le procédé peut être réalisé sur la face avant et/ou arrière d’un module photo voltaïque. Il peut permettre de vérifier que le taux moyen de réticulation est suffisant en face avant et/ou en face arrière.When the encapsulation layer is obtained by laminating two encapsulating films, arranged on either side of the plurality of photo voltaic cells, the method can be carried out on the front and / or rear face of a photo module voltaic. It can make it possible to verify that the average crosslinking rate is sufficient on the front face and / or on the rear face.
[0026] Avantageusement, le procédé comporte entre l’étape b) et l’étape c) les étapes suivantes :Advantageously, the process comprises, between step b) and step c), the following steps:
bl) connecter la pluralité de cellules photo voltaïques et l’élément électriquement conducteur, d’une part, à une source de tension ou de courant, et d’autre part, à l’appareil de mesure, b2) appliquer une tension ou un courant entre la pluralité de cellules photovoltaïques et l’élément électriquement conducteur.bl) connect the plurality of photo voltaic cells and the electrically conductive element, on the one hand, to a voltage or current source, and on the other hand, to the measuring device, b2) apply a voltage or a current between the plurality of photovoltaic cells and the electrically conductive element.
[0027] Avantageusement, la tension appliquée lors de l’étape b2) est supérieure ou égale à 250V, par exemple 500V ou 1000V, pour avoir une résistance mesurable avec une précision suffisante.Advantageously, the voltage applied during step b2) is greater than or equal to 250V, for example 500V or 1000V, to have a resistance that can be measured with sufficient precision.
[0028] Avantageusement, le courant ou la tension appliquée lors de l’étape b2) est appliquée pendant une durée d’au moins 30 secondes, et de préférence d’au moins 1 minute. Ceci permet d’atteindre un régime stationnaire.Advantageously, the current or the voltage applied during step b2) is applied for a duration of at least 30 seconds, and preferably at least 1 minute. This achieves a steady state.
[0029] Avantageusement, l’étape b2) est répétée deux fois, par exemple une première fois à une tension de 1000V et une deuxième fois à une tension de 500V, pour éviter de perturber les mesures avec la charge des éléments capacitifs du module photovoltaïque.Advantageously, step b2) is repeated twice, for example a first time at a voltage of 1000V and a second time at a voltage of 500V, to avoid disturbing the measurements with the load of the capacitive elements of the photovoltaic module .
[0030] Avantageusement, une pression d’au moins lOPa est appliquée sur l’élément électriquement conducteur, lors des étapes b2) et c). Le contact entre l’élément électriquement conducteur et la plaque est amélioré.Advantageously, a pressure of at least lOPa is applied to the electrically conductive element, during steps b2) and c). The contact between the electrically conductive element and the plate is improved.
[0031] Avantageusement, le procédé comporte entre l’étape c) et l’étape d) les étapes suivantes :Advantageously, the process comprises between step c) and step d) the following steps:
cl) débrancher l’appareil de mesure, et c2) décharger le module photovoltaïque en court-circuitant des parties électriquement conductrices du module photovoltaïque avec la terre.cl) disconnect the measuring device, and c2) discharge the photovoltaic module by short-circuiting electrically conductive parts of the photovoltaic module with earth.
[0032] Avantageusement, la couche d’encapsulation comprend et est, avantageusement, constituée par un matériau polymère de type élastomère, par exemple, une polyoléfine fonctionnelle, comme le copolymère d’éthylène et d’acétate de vinyle (EVA) ou un autre copolymère à base d’éthylène.Advantageously, the encapsulation layer comprises and is advantageously constituted by a polymer material of elastomer type, for example, a functional polyolefin, such as the copolymer of ethylene and vinyl acetate (EVA) or another ethylene-based copolymer.
[0033] Selon une première variante avantageuse, l’élément électriquement conducteur recouvre la pluralité de cellules photovoltaïques. Il est ainsi possible de mesurer la résistance de la partie de la couche encapsulante disposée entre les cellules PV et la plaque recouverte par l’élément électriquement conducteur. On choisira avantageusement un élément électriquement conducteur ayant la même surface que les cellules reliées au générateur de tension/courant et on les disposera en regard l’un de l’autre.According to a first advantageous variant, the electrically conductive element covers the plurality of photovoltaic cells. It is thus possible to measure the resistance of the part of the encapsulating layer disposed between the PV cells and the plate covered by the electrically conductive element. Advantageously, an electrically conductive element having the same surface as the cells connected to the voltage / current generator will be chosen and they will be placed opposite one another.
[0034] Avantageusement, l’élément électriquement conducteur est une feuille métallique, par exemple une feuille d’aluminium ou de cuivre.Advantageously, the electrically conductive element is a metal sheet, for example an aluminum or copper sheet.
[0035] Selon une deuxième variante avantageuse, l’élément électriquement conducteur est un cadre disposé sur le pourtour du module photovoltaïque.According to a second advantageous variant, the electrically conductive element is a frame disposed around the periphery of the photovoltaic module.
[0036] L’invention concerne également un procédé de suivi qualité d’une ligne de fabrication de modules photo voltaïques, comprenant les étapes successives suivantes : [0037] i. assembler au moins :The invention also relates to a process for monitoring the quality of a line for manufacturing photo voltaic modules, comprising the following successive steps: [0037] i. assemble at least:
-une première plaque,-a first plate,
[0038] -un premier film d’encapsulation réticulable,A first crosslinkable encapsulation film,
[0039] -une pluralité de cellules photo voltaïques, reliées électriquement entre elles,A plurality of photo voltaic cells, electrically connected to each other,
[0040] -un deuxième film d’encapsulation réticulable, [0041] -une deuxième plaque.A second crosslinkable encapsulation film, [0041] a second plate.
ii. laminer l’ensemble obtenu à l’étape i, de manière à faire fondre et au moins partiellement réticuler le premier film d’encapsulation réticulable et le deuxième film d’encapsulation réticulable, moyennant quoi on forme un module photo voltaïque ayant une couche d’encapsulation encapsulant la pluralité de cellules photo voltaïques, iii. réaliser le procédé de caractérisation du taux moyen de réticulation de la couche d’encapsulation, telles que définies précédemment, pour suivre la qualité du module photovoltaïque.ii. laminating the assembly obtained in step i, so as to melt and at least partially crosslink the first crosslinkable encapsulation film and the second crosslinkable encapsulation film, whereby a photovoltaic module having a layer of encapsulation encapsulating the plurality of photo voltaic cells, iii. perform the characterization process of the average rate of crosslinking of the encapsulation layer, as defined above, to monitor the quality of the photovoltaic module.
[0042] Avantageusement, si le taux moyen de réticulation de la couche d’encapsulation est inférieur à une valeur seuil prédéfinie, au moins un des paramètres de la ligne de fabrication du module photovoltaïque, par exemple, choisi parmi la température, la pression et la durée de l’étape de lamination, est modifié.Advantageously, if the average rate of crosslinking of the encapsulation layer is less than a predefined threshold value, at least one of the parameters of the production line of the photovoltaic module, for example, chosen from temperature, pressure and the duration of the lamination step is modified.
BRÈVE DESCRIPTION DES DESSINSBRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS
[0043] La présente invention sera mieux comprise à la lecture de la description d’exemples de réalisation donnés à titre purement indicatif et nullement limitatif en faisant référence aux dessins annexés sur lesquels :The present invention will be better understood on reading the description of exemplary embodiments given purely by way of indication and in no way limiting, with reference to the appended drawings in which:
[0044] [LIG. la] représente, de manière schématique, en vue éclatée, les différents éléments d’un module photo voltaïque, avant l’étape de lamination, selon un mode de réalisation particulier de l’invention,[LIG. the] represents, schematically, in exploded view, the various elements of a photovoltaic module, before the lamination step, according to a particular embodiment of the invention,
[0045] [LIG. 1b] représente, de manière schématique, en vue éclatée, les différents éléments d’un module photo voltaïque, après l’étape de lamination, selon un mode de réalisation particulier de l’invention,[LIG. 1b] schematically represents, in exploded view, the various elements of a photovoltaic module, after the lamination step, according to a particular embodiment of the invention,
[LIG. 2] représente de manière schématique, le montage électrique pour mesurer la résistance d’une couche d’encapsulation d’un module photovoltaïque, selon un mode de réalisation particulier de l’invention,[LIG. 2] schematically represents the electrical assembly for measuring the resistance of an encapsulation layer of a photovoltaic module, according to a particular embodiment of the invention,
[LIG. 3] représente la résistance d’une couche d’EVA en fonction du taux moyen de réticulation.[LIG. 3] represents the resistance of a layer of EVA as a function of the average rate of crosslinking.
[0046] Les différentes parties représentées sur les figures ne le sont pas nécessairement selon une échelle uniforme, pour rendre les figures plus lisibles.The different parts shown in the figures are not necessarily shown on a uniform scale, to make the figures more readable.
[0047] Les différentes possibilités (variantes et modes de réalisation) doivent être comprises comme n’étant pas exclusives les unes des autres et peuvent se combiner entre elles.The different possibilities (variants and embodiments) should be understood as not being mutually exclusive and can be combined with one another.
[0048] EXPOSÉ DÉTAILLÉ DE MODES DE RÉALISATION PARTICULIERSDETAILED DESCRIPTION OF PARTICULAR EMBODIMENTS
[0049] Assemblage et lamination du module photovoltdiqueAssembly and lamination of the photovoltaic module
[0050] On se réfère tout d’abord à la figure la qui représente une vue éclatée de différents éléments que l’on assemble pour fabriquer un module photovoltaïque (PV), selon un mode de réalisation particulier de l’invention. Le module photo voltaïque est obtenu en assemblant :First of all, reference is made to FIG. 1a which represents an exploded view of different elements which are assembled to make a photovoltaic module (PV), according to a particular embodiment of the invention. The photovoltaic module is obtained by assembling:
- une première plaque 10, en face avant du module,a first plate 10, on the front face of the module,
- une première couche de matériau polymère 21 (premier film encapsulant),a first layer of polymer material 21 (first encapsulating film),
- un ensemble de cellules photovoltaïques 30, par exemple, en silicium, disposées côte à côte, et interconnectées entre elles, par des connections métalliques 31 électriquement conductrices,a set of photovoltaic cells 30, for example, made of silicon, arranged side by side, and interconnected with one another, by electrically conductive metal connections 31,
- une deuxième couche de matériau polymère 22 (deuxième film encapsulant),a second layer of polymer material 22 (second encapsulating film),
- une deuxième plaque 40, en face arrière.- a second plate 40, on the rear face.
[0051] Puis l’ensemble ainsi formé est laminé à chaud.Then the assembly thus formed is hot rolled.
[0052] Initialement, c'est-à-dire avant l’opération de lamination, le module comprend, avantageusement, au moins deux films encapsulants 21, 22, entre lesquels la pluralité de cellules photovoltaïques 30 est disposée. Selon une alternative, non représentée, le module pourrait comprendre un seul film d’encapsulation. Selon une autre variante non représentée, le module pourrait comprendre plusieurs films encapsulants disposés en face avant et/ou plusieurs films encapsulants disposés en face arrière.Initially, that is to say before the lamination operation, the module advantageously comprises at least two encapsulating films 21, 22, between which the plurality of photovoltaic cells 30 is arranged. According to an alternative, not shown, the module could comprise a single encapsulation film. According to another variant not shown, the module could comprise several encapsulating films arranged on the front face and / or several encapsulating films arranged on the rear face.
[0053] Les films encapsulants 21, 22 utilisés, lors de l’assemblage, sont des films en matériau polymère réticulable, c’est-à-dire qu’ils sont polymérisés mais non réticulés ou peu réticulés.The encapsulating films 21, 22 used, during assembly, are films of crosslinkable polymer material, that is to say that they are polymerized but not crosslinked or slightly crosslinked.
[0054] Par non réticulés ou peu réticulés, on entend qu’ils ont de préférence un taux de réticulation inférieur ou égal à 5% et de préférence inférieur à 1%.By non-crosslinked or poorly crosslinked, it is meant that they preferably have a crosslinking rate less than or equal to 5% and preferably less than 1%.
[0055] La réticulation a lieu lors de l’étape de lamination. Après l'opération de lamination, les films encapsulants 21, 22 fondent pour ne former qu'une seule couche 20 dite couche d’encapsulation dans laquelle sont noyées les cellules photo voltaïques 30 (figure 1b).Crosslinking takes place during the lamination step. After the lamination operation, the encapsulating films 21, 22 melt to form a single layer 20 called the encapsulation layer in which the photo voltaic cells 30 are embedded (FIG. 1b).
[0056] Avantageusement, la résistivité des films encapsulants 21, 22 varie significativement lors de la réticulation.Advantageously, the resistivity of the encapsulating films 21, 22 varies significantly during crosslinking.
[0057] Par varie significativement, on entend que la résistivité du matériau réticulé est au moins deux fois et, de préférence, au moins dix fois plus élevée que celle du matériau polymère non réticulé. Elle peut, par exemple, être cent fois plus élevée.By significantly varies, it is meant that the resistivity of the crosslinked material is at least twice and, preferably, at least ten times higher than that of the non-crosslinked polymeric material. It can, for example, be a hundred times higher.
[0058] Par matériau polymère, on entend un homopolymère ou un copolymère pouvant éventuellement contenir des additifs.By polymeric material is meant a homopolymer or a copolymer which may optionally contain additives.
[0059] Le matériau polymère est, avantageusement, choisi parmi les homopolymères ou les copolymères d’éthylène. Toute polyoléfine réticulable pouvant être laminée pourrait également être utilisée. De préférence, le matériau polymère est de l’EVA.The polymeric material is advantageously chosen from homopolymers or copolymers of ethylene. Any crosslinkable polyolefin which can be laminated could also be used. Preferably, the polymeric material is EVA.
[0060] Le matériau polymère peut comprendre, en outre, un agent de réticulation, tel qu’un peroxyde, un co-agent ou promoteur de réticulation pour améliorer la cinétique de réaction, un agent de couplage pour améliorer l’adhésion du film sur les plaques avant et arrière ainsi que sur l’ensemble de cellules photo voltaïques interconnectées (par exemple, un silane), un stabilisant UV (molécules capables de piéger des radicaux formés lors du vieillissement UV par recombinaison), et/ou un absorbeur UV tels que les benzophénones, les benzotriazoles, les cyanocrylates et les triazines.The polymeric material may further comprise a crosslinking agent, such as a peroxide, a co-agent or crosslinking promoter to improve the reaction kinetics, a coupling agent to improve the adhesion of the film to the front and rear plates as well as on the set of interconnected photo voltaic cells (for example, a silane), a UV stabilizer (molecules capable of trapping radicals formed during UV aging by recombination), and / or a UV absorber such than benzophenones, benzotriazoles, cyanocrylates and triazines.
[0061] Le premier et le deuxième films encapsulants 21, 22 peuvent être de même nature ou de natures différentes. Au moins le matériau polymère du film encapsulant 21 en face avant est transparent. Par transparent, on entend qu’il laisse passer plus de 70% du rayonnement incident, et de préférence au moins 80%.The first and second encapsulating films 21, 22 can be of the same nature or of different natures. At least the polymer material of the encapsulating film 21 on the front face is transparent. By transparent, it is meant that it lets in more than 70% of the incident radiation, and preferably at least 80%.
[0062] Les films encapsulant 21, 22 ont une épaisseur comprise, typiquement, entre lOpm etThe films encapsulating 21, 22 have a thickness, typically, between lOpm and
5mm, de préférence entre 50pm et 600pm, encore plus préférentiellement entre 200 et 600pm et encore plus préférentiellement entre 400 et 600pm.5mm, preferably between 50pm and 600pm, even more preferably between 200 and 600pm and even more preferably between 400 and 600pm.
[0063] Le premier et le deuxième films encapsulants 21, 22 peuvent avoir la même épaisseur ou des épaisseurs différentes.The first and second encapsulating films 21, 22 may have the same thickness or different thicknesses.
[0064] Les films encapsulants 21, 22 peuvent être maintenus, lors de l’assemblage, sur les cellules photovoltaïques et/ou sur les plaques avant ou arrière grâce à un adhésif sensible à la pression ou à une colle liquide par exemple.The encapsulating films 21, 22 can be maintained, during assembly, on the photovoltaic cells and / or on the front or rear plates thanks to a pressure-sensitive adhesive or to a liquid glue for example.
[0065] Dans le cadre de la fabrication d'un module photovoltaïque, au moins l'une des plaques qui fera face aux faces actives des cellules photovoltaïques du module est transparente, de sorte à laisser passer le rayonnement électromagnétique. Dans ce mode de réalisation particulier, il s’agit de la première plaque 10, positionnée en face avant. De préférence, la plaque transparente est en verre, ou en polymère, et présente des caractéristiques adaptées à une utilisation dans le domaine photovoltaïque.In the context of the manufacture of a photovoltaic module, at least one of the plates which will face the active faces of the photovoltaic cells of the module is transparent, so as to allow the electromagnetic radiation to pass. In this particular embodiment, it is the first plate 10, positioned on the front face. Preferably, the transparent plate is made of glass, or of polymer, and has characteristics suitable for use in the photovoltaic field.
[0066] La plaque 40 positionnée en face arrière peut être opaque. Il s’agit, par exemple, d’une feuille multicouche, en polymère blanc, et pouvant contenir une feuille en aluminium.The plate 40 positioned on the rear face can be opaque. It is, for example, a multilayer sheet, made of white polymer, and which can contain an aluminum sheet.
[0067] La première plaque 10 et la deuxième plaque 40 ont une résistivité inférieure ou égale, respectivement, à la résistivité du premier film encapsulant laminé 21 et à la résistivité du deuxième film encapsulant laminé 22.The first plate 10 and the second plate 40 have a resistivity less than or equal, respectively, to the resistivity of the first laminated encapsulating film 21 and to the resistivity of the second laminated encapsulating film 22.
[0068] Selon une variante non représentée, les cellules photovoltaïques 30 sont bi-faciales, et les première et deuxième plaques 10, 40 sont transparentes au rayonnement solaire incident.According to a variant not shown, the photovoltaic cells 30 are bi-facial, and the first and second plates 10, 40 are transparent to incident solar radiation.
[0069] Les cellules photovoltaïques 30 sont reliées électriquement en série par des connecteurs électriquement conducteurs 31 destinés à collecter l'électricité générée par les cellules photovoltaïques. Les connecteurs électriquement conducteurs 31 sont des connections métalliques, par exemple il s’agit de rubans ou de fils en cuivre. Les cellules sont, avantageusement, régulièrement espacées. Les cellules sont, par exemple, sous la forme de fines plaques d’environ 200pm d’épaisseur. Il y a par exemple 60 cellules dans un module PV. L'ensemble formé par les cellules photovoltaïques 30 et les connecteurs 31 forme un squelette de cellules photovoltaïques.The photovoltaic cells 30 are electrically connected in series by electrically conductive connectors 31 intended to collect the electricity generated by the photovoltaic cells. The electrically conductive connectors 31 are metallic connections, for example they are ribbons or copper wires. The cells are, advantageously, regularly spaced. The cells are, for example, in the form of thin plates about 200pm thick. For example, there are 60 cells in a PV module. The assembly formed by the photovoltaic cells 30 and the connectors 31 forms a skeleton of photovoltaic cells.
[0070] Le module photovoltaïque comprend également une boite de jonction 50 (ou boite de dérivation) raccordant les connections métalliques 31 du circuit de cellules photovoltaïques 30, et, éventuellement, un cadre en aluminium 60.The photovoltaic module also includes a junction box 50 (or junction box) connecting the metal connections 31 of the photovoltaic cell circuit 30, and, optionally, an aluminum frame 60.
[0071] Caractérisation du taux moyen de réticulationCharacterization of the average crosslinking rate
[0072] Le procédé de caractérisation comprend les étapes successives suivantes :The characterization process comprises the following successive steps:
a) fournir un module photovoltaïque tel que défini précédemment, ayant été soumis à une étape de lamination,a) supply a photovoltaic module as defined above, having been subjected to a lamination step,
b) recouvrir une des plaques 10, 40, par exemple, la plaque 10 en face avant, par un élément électriquement conducteur 100,b) cover one of the plates 10, 40, for example, the plate 10 on the front face, by an electrically conductive element 100,
c) mesurer la résistance électrique de la couche d’encapsulation 20, avec un appareil de mesure,c) measure the electrical resistance of the encapsulation layer 20, with a measuring device,
d) comparer la résistance électrique mesurée avec des valeurs de référence de modules de même configuration (dimensions, matériaux, etc) de manière à déterminer le taux moyen de réticulation de la couche d’encapsulation 20.d) compare the electrical resistance measured with reference values of modules of the same configuration (dimensions, materials, etc.) so as to determine the average rate of crosslinking of the encapsulation layer 20.
[0073] Le procédé comprend, de préférence, entre l’étape b) et l’étape c), les étapes suivantes :The method preferably comprises, between step b) and step c), the following steps:
bl) connecter la pluralité de cellules 30 et l’élément électriquement conducteur 100, d’une part, à une source 200 de tension ou de courant, et d’autre part, à un appareil de mesure,bl) connecting the plurality of cells 30 and the electrically conductive element 100, on the one hand, to a source 200 of voltage or current, and on the other hand, to a measuring device,
[0074] b2) appliquer une tension ou un courant entre la pluralité de cellules 30 et l’élément électriquement conducteur 100.B2) applying a voltage or current between the plurality of cells 30 and the electrically conductive element 100.
[0075] Le taux moyen de réticulation correspond au taux de réticulation mesuré dans un volume de la couche d’encapsulation 20. Le volume est situé entre les cellules 30 connectées au générateur de tension 200 (et à l’appareil de mesure) et l’élément électriquement conducteur 100. Le taux peut varier localement dans ce volume (dans le cas d’un matériau bien réticulé, on peut observer généralement une variation de moins de 10 %). Il peut varier, par exemple, si la répartition des agents de réticulation est inhomogène dans le film encapsulant 21, 22.The average crosslinking rate corresponds to the crosslinking rate measured in a volume of the encapsulation layer 20. The volume is located between the cells 30 connected to the voltage generator 200 (and to the measuring device) and l electrically conductive element 100. The rate can vary locally in this volume (in the case of a well crosslinked material, a variation of less than 10% can generally be observed). It can vary, for example, if the distribution of the crosslinking agents is inhomogeneous in the encapsulating film 21, 22.
[0076] Le taux moyen de réticulation est, dans le cadre de l’invention, déterminé in situ, à partir de la mesure d’une grandeur électrique.The average crosslinking rate is, in the context of the invention, determined in situ, from the measurement of an electrical quantity.
[0077] Lorsque l’on mesure le taux moyen de réticulation de la couche d’encapsulation 20 entre la plaque 10, en face avant, et la pluralité de cellules photovoltaïques 300, ceci correspond au taux moyen de réticulation du premier film encapsulant laminé, en face avant.When the average crosslinking rate of the encapsulation layer 20 between the plate 10, on the front face, and the plurality of photovoltaic cells 300 is measured, this corresponds to the average crosslinking rate of the first laminated encapsulating film, on the front.
[0078] Les étapes b) à d) peuvent ensuite être répétées, sur l’autre face du module photovoltaïque. Dans ce mode de réalisation, il s’agit de la face arrière. Cela permet de déterminer également le taux moyen de réticulation du film encapsulant laminé, positionné en face arrière. Les taux moyens de réticulation des films en face avant et en face arrière peuvent être identiques ou différents. Le même élément électriquement conducteur 100 peut être utilisé ou un autre élément électriquement conducteur.Steps b) to d) can then be repeated, on the other face of the photovoltaic module. In this embodiment, it is the rear side. This also makes it possible to determine the average rate of crosslinking of the laminated encapsulating film, positioned on the rear face. The average rates of crosslinking of the films on the front face and on the rear face may be the same or different. The same electrically conductive element 100 can be used or another electrically conductive element.
[0079] L’élément électriquement conducteur 100 est, par exemple, une feuille d’aluminium ou de cuivre. L’élément électriquement conducteur 100 a une épaisseur allant de 8 à 150pm par exemple. La surface de l’élément électriquement conducteur 100 est avantageusement identique à celle des cellules photovoltaïques 300 connectées au générateur 200 de tension/courant et à l’appareil de mesure. Par exemple, la surface de l’élément électriquement conducteur 100 peut recouvrir la totalité de la surface des cellules 30. L’élément électriquement conducteur 100 est, de préférence, à une distance minimale de 1 mm, préférentiellement de 10 mm à 15 mm, du cadre ou du bord du module PV. Avantageusement, on dispose une charge, par exemple, d’au moins lOPa, et de préférence d’au moins 30Pa sur l’élément électriquement conducteur 100, de manière à améliorer le contact entre celui-ci et la plaque du module PV.The electrically conductive element 100 is, for example, a sheet of aluminum or copper. The electrically conductive element 100 has a thickness ranging from 8 to 150 μm for example. The surface of the electrically conductive element 100 is advantageously identical to that of the photovoltaic cells 300 connected to the generator 200 of voltage / current and to the measuring device. For example, the surface of the electrically conductive element 100 can cover the entire surface of the cells 30. The electrically conductive element 100 is preferably at a minimum distance of 1 mm, preferably from 10 mm to 15 mm, frame or edge of the PV module. Advantageously, there is a load, for example, of at least lOPa, and preferably of at least 30Pa on the electrically conductive element 100, so as to improve the contact between the latter and the plate of the PV module.
[0080] Alternativement, le cadre du module 60, recouvrant le pourtour de la plaque 10 en face avant pourrait être utilisé comme élément électriquement conducteur pour remplacer la feuille conductrice.Alternatively, the frame of the module 60, covering the periphery of the plate 10 on the front face could be used as an electrically conductive element to replace the conductive sheet.
[0081] Lors de l’étape c), les cellules PV 300 et l’élément électriquement conducteur 100 sont reliés à la fois à un appareil configuré pour délivrer une grandeur électrique, comme un courant ou une tension, et à un appareil de lecture permettant de déterminer directement ou indirectement la valeur de la résistance du film encapsulant. Par exemple, il s’agit d’un voltmètre ou d’un ampèremètre, ou encore d’un ohmmètre.During step c), the PV cells 300 and the electrically conductive element 100 are connected both to a device configured to deliver an electrical quantity, such as a current or a voltage, and to a reading device. allowing the value of the resistance of the encapsulating film to be determined directly or indirectly. For example, it is a voltmeter or an ammeter, or an ohmmeter.
[0082] A titre illustratif, la figure 2 représente un montage électrique permettant de mesurer la résistance d’une couche encapsulante 20 d’un module photo voltaïque, selon un mode de réalisation particulier de l’invention.By way of illustration, FIG. 2 represents an electrical assembly making it possible to measure the resistance of an encapsulating layer 20 of a photovoltaic module, according to a particular embodiment of the invention.
[0083] Les cellules PV 300 sont préférentiellement connectées à la borne positive du générateur 200 de tension/courant. Toutes les cellules ou seulement une partie des cellules peuvent être reliées, par exemple, un tiers des cellules. La borne négative du générateur 200 est préférentiellement reliée à l’élément électriquement conducteur 100. Le générateur 200 est, par exemple, un testeur d’isolement électrique. Dans le cas d’un module PV ayant un cadre 60, le cadre du module 60 est, avantageusement, connecté à la garde du testeur d’isolement pour éviter que le courant aille dans le cadre du module 60. Alternativement, il est possible de recouvrir les bords du module d’une feuille conductrice et de la connecter à la garde du testeur d’isolement.The PV cells 300 are preferably connected to the positive terminal of the voltage / current generator 200. All cells or only part of the cells can be linked, for example, a third of the cells. The negative terminal of the generator 200 is preferably connected to the electrically conductive element 100. The generator 200 is, for example, an electrical insulation tester. In the case of a PV module having a frame 60, the frame of the module 60 is advantageously connected to the guard of the insulation tester to prevent the current from flowing through the frame of the module 60. Alternatively, it is possible to cover the edges of the module with a conductive sheet and connect it to the guard of the insulation tester.
[0084] Lors de l’étape b2), on applique une tension (ou un courant) entre les bornes positive et négative, à travers la couche encapsulante 20. Avantageusement, la tension est d’au moins 250V, par exemple 500V ou 1000V. Dans le cas d’un courant, on choisira un courant de l’ordre du μΑ. La tension ou le courant sont adaptés en fonction de la surface du module. On applique, avantageusement, la tension ou le courant progressivement. Par exemple, pour une tension, on choisira 500 V/s. Avantageusement, la tension ou le courant est appliqué pendant une durée d’au moins une minute, par exemple deux minutes, avant de mesurer la résistance du film encapsulant laminé, de manière à avoir un régime stable. L’étape b2) peut être répétée plusieurs fois à différentes tensions ou différents courants. Par exemple, elle peut être répétée deux fois. Par exemple, pour un module de taille standard 1,6m2 (module de 60 cellules), la tension est répétée une première fois à une tension de 1000V et une seconde fois à une tension de 500V. La tension ou le courant sont adaptés à la surface du module. La ré pétition de l’étape d) permet d’avoir un procédé plus fiable et d’éviter l’influence des éléments capacitifs du module. Avantageusement, entre chaque valeur de tension appliquée, la tension est coupée, et le module déchargé en court-circuitant les bornes du test.In step b2), a voltage (or current) is applied between the positive and negative terminals, through the encapsulating layer 20. Advantageously, the voltage is at least 250V, for example 500V or 1000V . In the case of a current, a current of the order of μΑ will be chosen. The voltage or current are adapted according to the surface of the module. Advantageously, the voltage or the current is applied gradually. For example, for a voltage, 500 V / s will be chosen. Advantageously, the voltage or current is applied for a period of at least one minute, for example two minutes, before measuring the resistance of the laminated encapsulating film, so as to have a stable regime. Step b2) can be repeated several times at different voltages or different currents. For example, it can be repeated twice. For example, for a standard size module 1.6m 2 (60-cell module), the voltage is repeated a first time at a voltage of 1000V and a second time at a voltage of 500V. The voltage or current are adapted to the surface of the module. The repetition of step d) makes it possible to have a more reliable process and to avoid the influence of the capacitive elements of the module. Advantageously, between each value of applied voltage, the voltage is cut, and the module discharged by short-circuiting the terminals of the test.
[0085] Lors de l’étape d) la résistance est déterminée à partir d’une grandeur électrique (tension ou courant). Pour cela, un appareil de lecture du courant ou de tension, par exemple avec un voltmètre, peut être utilisé. Il est également possible de déterminer une autre grandeur électrique, comme la résistivité et la conductivité.In step d) the resistance is determined from an electrical quantity (voltage or current). For this, a current or voltage reading device, for example with a voltmeter, can be used. It is also possible to determine another electrical quantity, such as resistivity and conductivity.
[0086] La valeur ainsi obtenue est comparée avec des données dites de référence. Les valeurs de référence sont prédéfinies et forment des abaques pour un matériau donné. Les valeurs de référence représentent la résistance, la résistivité ou la conductivité en fonction du taux de réticulation pour un matériau donné. Le taux de réticulation peut être déterminé, préalablement, par analyse calorimétrique différentielle (DSC) par exemple. Les valeurs de référence représentent la résistance, la résistivité ou la conductivité en fonction du taux moyen de réticulation pour un matériau donné. Le taux moyen de réticulation peut être déterminé, préalablement, par analyse calorimétrique différentielle (DSC) par exemple.The value thus obtained is compared with so-called reference data. The reference values are predefined and form charts for a given material. The reference values represent resistance, resistivity or conductivity as a function of the crosslinking rate for a given material. The crosslinking rate can be determined beforehand by differential scanning calorimetry (DSC) for example. The reference values represent the resistance, resistivity or conductivity as a function of the average rate of crosslinking for a given material. The average rate of crosslinking can be determined beforehand by differential scanning calorimetry (DSC) for example.
[0087] On estime que les matériaux polymères laminés sont suffisamment réticulés, pour des applications PV, si le taux moyen de réticulation est supérieur à 60%, et de préférence supérieur à 75%, par exemple pour un taux moyen de réticulation compris entre 60% et 90%, et de préférence compris entre 75% et 85%.It is estimated that the laminated polymer materials are sufficiently crosslinked, for PV applications, if the average crosslinking rate is greater than 60%, and preferably greater than 75%, for example for an average crosslinking rate between 60 % and 90%, and preferably between 75% and 85%.
[0088] A la fin du procédé, la tension est coupée, et le module déchargé en court-circuitant les bornes du test.At the end of the process, the voltage is cut, and the module discharged by short-circuiting the terminals of the test.
[0089] Avantageusement, le procédé est réalisé à température ambiante (de l’ordre de 20-25°C) et à pression ambiante (de l’ordre de Ibar). On choisira, par exemple, une humidité relative inférieure à 55%. Avantageusement, toutes les mesures sont réalisées dans les mêmes conditions environnementales.Advantageously, the process is carried out at ambient temperature (of the order of 20-25 ° C) and at ambient pressure (of the order of Ibar). We will choose, for example, a relative humidity below 55%. Advantageously, all the measurements are carried out under the same environmental conditions.
[0090] En fonction des valeurs obtenues, il est également possible de modifier les paramètres de la chaîne de fabrication pour la fabrication des modules photovoltaïques suivants. En particulier, il est possible de modifier les paramètres liés à l’étape de réticulation des matériaux destinés à former la couche d’encapsulation. En particulier, il est, par exemple, possible d’augmenter la température ou la durée de l’étape de lamination. La fabrication des modules est ainsi optimisée.Depending on the values obtained, it is also possible to modify the parameters of the production line for the manufacture of the following photovoltaic modules. In particular, it is possible to modify the parameters linked to the crosslinking step of the materials intended to form the encapsulation layer. In particular, it is, for example, possible to increase the temperature or the duration of the lamination step. The manufacturing of the modules is thus optimized.
[0091] Avec un tel procédé, il est également possible de suivre sur le site de production l’avancement de la réticulation de la couche d’encapsulation 20 en fonction du temps suite à la lamination du module, et donc la qualité du module photovoltaïque au cours de sa fabrication ou avant sa sortie du site de production.With such a method, it is also possible to follow on the production site the progress of the crosslinking of the encapsulation layer 20 as a function of time following the lamination of the module, and therefore the quality of the photovoltaic module. during its manufacture or before it leaves the production site.
[0092] Il est également possible de récupérer des modules PV ayant déjà servi, et présentant des défaillances, afin de vérifier le taux moyen de réticulation de leurs films encapsulants. Ceci permet de réaliser un diagnostic et de vérifier si la défaillance provient des films encapsulants des modules PV ou d’un autre élément. Ceci peut être utile, par exemple, si l’on constate que les plaques en face avant et arrière présentent un décalage.It is also possible to recover PV modules which have already been used, and which exhibit failures, in order to verify the average rate of crosslinking of their encapsulating films. This makes it possible to carry out a diagnosis and to check whether the failure comes from the encapsulating films of the PV modules or of another element. This can be useful, for example, if it is found that the plates on the front and rear face have an offset.
[0093] Exemples illustratifs et non limitatifs d’un mode de réalisationIllustrative and nonlimiting examples of an embodiment
[0094] Détermination du taux moyen de réticulation d'échantillons laminés dans des conditions industriellesDetermination of the average crosslinking rate of laminated samples under industrial conditions
[0095] Différents modules contenant de l'EVA, à 33 % d'acétate de vinyle, ont été assemblés. Les modules comprennent un empilement comprenant successivement : -une plaque 10 en verre (3 mm d’épaisseur),Different modules containing EVA, 33% vinyl acetate, were assembled. The modules include a stack comprising successively: -a glass plate 10 (3 mm thick),
-une feuille d’encapsulant 21 d’EVA de 450pm d’épaisseur,-a sheet of encapsulant 21 of EVA 450pm thick,
-un squelette de cellules interconnectées 30,a skeleton of interconnected cells 30,
-une deuxième feuille d’encapsulant 22 d’EVA de 450pm d’épaisseur,-a second sheet of encapsulant 22 of EVA 450pm thick,
-une plaque 40 (« backsheet ») de type TPT de 330 pm d’épaisseur.-a plate 40 (“backsheet”) of TPT type 330 μm thick.
[0096] Les modules sont ensuite laminés à des temps différents dans un laminateur industriel de la société 3S, modèle S1815E. Le laminateur est un laminateur à deux chambres, une chambre supérieure et une chambre inférieure, séparées par une membrane souple. L'empilement est placé dans la chambre inférieure, chauffée par le bas par un plateau chaud. Après une première phase de dégazage pendant laquelle du vide est appliqué aux deux chambres, la chambre supérieure est remise à pression atmosphérique, ce qui a pour effet de venir plaquer la membrane souple qui sépare les deux chambres, contre l'empilement.The modules are then laminated at different times in an industrial laminator from the company 3S, model S1815E. The laminator is a laminator with two chambers, an upper chamber and a lower chamber, separated by a flexible membrane. The stack is placed in the lower chamber, heated from below by a hot plate. After a first degassing phase during which vacuum is applied to the two chambers, the upper chamber is returned to atmospheric pressure, which has the effect of pressing the flexible membrane which separates the two chambers against the stack.
[0097] Pour obtenir un module ayant des films non réticulés (taux moyen de réticulation de 0%, ou proche de 0%), le module est laminé à basse température, par exemple selon le cycle de lamination suivant :To obtain a module having uncrosslinked films (average crosslinking rate of 0%, or close to 0%), the module is laminated at low temperature, for example according to the following lamination cycle:
- 4 à 5 min de dégazage avec le module en contact avec la plaque chauffant,- 4 to 5 min of degassing with the module in contact with the heating plate,
- 7 à 8 min sous lOOOmbar,- 7 to 8 min under lOOOmbar,
- température de la plaque chauffante du laminateur à 100°C.- temperature of the heating plate of the laminator at 100 ° C.
[0098] Pour obtenir un module ayant des films très réticulés (taux moyen de réticulation de 80%), le module est laminé avec un traitement thermique plus important en termes de température et de durée, selon par exemple le cycle de lamination suivant :To obtain a module having highly crosslinked films (average crosslinking rate of 80%), the module is laminated with a more significant heat treatment in terms of temperature and duration, for example according to the following lamination cycle:
- 4 à 5 min de dégazage avec le module en contact avec la plaque chauffante,- 4 to 5 min of degassing with the module in contact with the heating plate,
- 30 min de réticulation sous lOOOmbar,- 30 min of crosslinking under lOOOmbar,
- température de la plaque chauffante du laminateur à 160°C.- temperature of the heating plate of the laminator at 160 ° C.
[0099] La mesure de résistance électrique des différents modules est réalisée, en face avant du module, à température de 21,7 °C et à une humidité relative 43%, selon le procédé suivant :The electrical resistance of the various modules is measured, on the front face of the module, at a temperature of 21.7 ° C. and at a relative humidity 43%, according to the following method:
-connecter les deux bornes du module en court-circuit à la borne positive d’un testeur d’isolement électrique,-connect the two terminals of the short-circuited module to the positive terminal of an electrical insulation tester,
-appliquer une feuille électriquement conductrice 100 (une feuille d’aluminium ou de cuivre de 8 pm à 150 pm) sur la face avant du module, de manière recouvrir à 100% la surface des cellules 300, la feuille électriquement conductrice 100 étant distante du cadre 60 du module d’au moins 1 mm, préférentiellement de 10 mm à 15 mm, -appliquer une charge homogène, de préférence d’au moins 30 Pa, sur la surface conductrice,-Apply an electrically conductive sheet 100 (an aluminum or copper sheet of 8 pm to 150 pm) on the front face of the module, so as to cover 100% of the surface of the cells 300, the electrically conductive sheet 100 being distant from the frame 60 of the module of at least 1 mm, preferably from 10 mm to 15 mm, -applying a homogeneous load, preferably at least 30 Pa, on the conductive surface,
-connecter cette feuille conductrice 100 à la borne négative du testeur 200 d’isolement électrique,-connect this conductive sheet 100 to the negative terminal of the electrical insulation tester 200,
-connecter le cadre 60 du module à la garde du testeur 200 d’isolement,-connect the frame 60 of the module to the guard of the insulation tester 200,
-appliquer progressivement (à 500 V/s) une tension de 3000V pendant 2 minutes puis mesurer la résistance électrique,-apply gradually (at 500 V / s) a voltage of 3000V for 2 minutes then measure the electrical resistance,
-une fois la tension coupée, décharger le module en court-circuitant les bornes du test puis enlever le court-circuit.- once the voltage has been cut, discharge the module by short-circuiting the test terminals then remove the short-circuit.
[0100] Un morceau de feuille d'EVA réticulée est ensuite récupéré sur le module PV et caractérisée par DSC.A piece of crosslinked EVA sheet is then recovered from the PV module and characterized by DSC.
[0101] La courbe de résistance d’isolation du module en fonction du taux de réticulation mesuré peut ensuite être tracée. A partir de cette courbe de référence, il est possible de déterminer le taux moyen de réticulation d’un film d’encapsulation en EVA laminé d’un module photo voltaïque in situ et sans détériorer le module PV.The module insulation resistance curve as a function of the measured crosslinking rate can then be plotted. From this reference curve, it is possible to determine the average rate of crosslinking of an EVA encapsulation film laminated with a photovoltaic module in situ and without damaging the PV module.
[0102] La figure 3 représente la résistance de l’EVA en fonction du taux moyen de réticulation. Chaque paramètre a été mesuré trois fois. La valeur représente la moyenne de 3 mesures. La variation de résistance électrique de l’EVA permet d’obtenir la courbe de référence et de déterminer par la suite le taux moyen de réticulation d’un film d’encapsulation en EVA laminé d’un module photovoltaïque in situ et sans détériorer le module PV.[0102] FIG. 3 represents the resistance of the EVA as a function of the average crosslinking rate. Each parameter was measured three times. The value represents the average of 3 measurements. The variation in electrical resistance of the EVA makes it possible to obtain the reference curve and to subsequently determine the average crosslinking rate of an EVA encapsulation film laminated from a photovoltaic module in situ and without damaging the module. PV.
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Citations (2)
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|---|---|---|---|---|
| GB2158255A (en) * | 1984-05-02 | 1985-11-06 | Gerald Edward Wardell | Measuring the ac electrical conductance of a polymeric composite |
| DE102009026062A1 (en) * | 2009-06-29 | 2010-12-30 | Schott Solar Ag | Device for detecting changes in properties of material, particularly polymer material, ehtylenvinylacetate or silicone rubber, has discharge pipes, which emits ultraviolet radiation and is arranged in test environment like in test room |
-
2018
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Patent Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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| GB2158255A (en) * | 1984-05-02 | 1985-11-06 | Gerald Edward Wardell | Measuring the ac electrical conductance of a polymeric composite |
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Non-Patent Citations (2)
| Title |
|---|
| "EVA encapsulants for PV modules: Reliability issues and current R&D status at NREL", RENEWABLE ENERGY, vol. 8, no. 1-4, 1996, pages 367 |
| HARDIS ET AL.: "Cure kinetics characterization and monitoring of an epoxy resin using DSC, Raman spectroscopy, and DEA", COMPOS. PART APPL. SCI. MANUF., vol. 49, 2013, pages 100 - 108 |
Also Published As
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