FR3118530A1 - Module photovoltaïque avec electrode de mise au potentielpour centrale photovoltaïque - Google Patents
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Abstract
L’invention concerne un module photovoltaïque (2), comportant, entre une face avant (4) et une face arrière (14) une ou des cellules photovoltaïques (6, 8), des couches d’encapsulation (10, 11) de cette ou ces cellules, au moins un élément (20) conducteur ou semi-conducteur disposé entre la ou les cellules (6, 8) et la face arrière (14) du module, et des moyens (22) formant contact pour une mise à un potentiel de cet élément conducteur ou semi-conducteur. Figure pour l’abrégé : Figure 3A
Description
DOMAINE TECHNIQUE ET ART ANTERIEUR
L’invention concerne les installations photovoltaïques et, en particulier, une nouvelle structure de module photovoltaïque.
Les installations utilisant des panneaux photovoltaïques (PV) sont appelées à se développer.
La représente une centrale photovoltaïque (PV) de type connu, avec une chaine (ou « string » en terminologie anglo-saxonne) 100 de 3 modules photovoltaïques 1, 2, 3 et un ou plusieurs convertisseur(s) (ou onduleur(s)) 10, relié au réseau électrique 12 le plus souvent par l’intermédiaire d’un ou plusieurs transformateur(s), chaque entrée de module étant reliée à la sortie du module précédent dans la chaîne. Cette représentation est simplifiée, car, dans une centrale Photovoltaïque moyenne, une chaine comporte beaucoup plus de 3 modules, le nombre de modules dépendant notamment de la puissance électrique que la centrale doit fournir. En outre, une installation photovoltaïque peut comporter plusieurs chaines 100, 101, ….disposées en parallèle, comme illustré en .
La forte croissance de l’énergie photovoltaïque s’appuie sur diverses approches techniques permettant d’optimiser la production. Une de ces approches consiste à augmenter le nombre de module PV connectés en série, sur un seul onduleur. Cette configuration améliorée engendre une augmentation de la tension électrique aux bornes des modules PV et donc au niveau des cellules composants ce module.
Pratiquement, dans la grande majorité des centrales solaires, les modules PV sont cadrés et chaque cadre est fixé mécaniquement à un chassis métallique, électriquement relié à la terre. En conséquence, l’augmentation de la différence de potentiel, laquelle peut être importante, entre les cellules et la périphérie du module, génère une augmentation du champ électrique interne au module.
Ce champ électrique favorise la migration ionique, et l’accumulation de sels (par exemple de sodium, Na+) à la surface des cellules. Ceux-ci provoquent une polarisation de la surface et un shuntage. En conséquence, la fonctionnalité de la jonction PN des cellules touchées est perturbée ce qui réduit la puissance des panneaux. Après plusieurs années, le panneau produit moins d'énergie. Si le problème n’est pas traité, l’encapsulant, parfois, jaunit mais, surtout, perd son pouvoir “adhésif”. Le module finit par se délaminer et donc l’eau s’infiltre dans le module photovoltaïque. Cette dégradation des panneaux photovoltaïques, est connue sous l’expression « Potential Induced Degradation », ou « PID » (voir par exemple la norme CEI TS 62804-1: 2015 «Modules photovoltaïques (PV) - Méthodes de test pour la détection de la dégradation induite par potentiel (PID)», ou encore l’article de S.Koch et al. Intitulé « Potential-induced degradation effects on crystalline silicon cells with various anti-reflective coatings », paru dans « 27th European Photovoltaic Solar Energy Conference and Exhibition », p.1985-1990 » en 2013) . D’autre part, indépendamment de ce phénomène, la différence de potentiel induite entre les cellules et la périphérie du module peut engendrer un claquage des couches isolantes du module, et en conséquence l’apparition d’un arc électrique entretenu, pouvant occasionner un début d’incendie
On connait une structure de centrale photovoltaïque, selon la demande WO2015/015112, dans laquelle on supprime un transformateur reliant l’onduleur au réseau électrique haute tension. Mais l’accroissement éventuel du nombre de modules conduit aux problèmes mentionnés ci-dessus.
En , on a représenté schématiquement 3 chaînes de modules disposés en série et montés comme indiqué ci-dessus, dans un cas où la tension aux bornes de chacune d’entre elles est de 1500 V. Chaque entrée de module étant connectée à la sortie du module précédent, les cellules du module 2, resp.3, sont soumises à une tension, par rapport à la terre, de 3000 V, resp. de 4500 V. Cette tension va être source des problèmes mentionnés ci-dessus. Cette problématique reste vraie lors de la constitution de longues chaines en série de modules classiquement utilisés, qui génèrent une différence de tension entre leur entrée et leur sortie de l’ordre de 40V : pour une installation comportant des centaines, ou même des milliers de ces modules en série, l’accroissement progressifs des tensions jusqu’à des niveaux de plusieurs milliers, ou dizaines de milliers de Volts, entre les cellules et la terre génèrera les mêmes effets.
L’invention vise à résoudre ces problèmes.
L’invention concerne d’abord un module photovoltaïque, comportant, entre une face avant et une face arrière, une cellule photovoltaïque ou une pluralité de cellules photovoltaïques, des couches d’encapsulation de cette ou ces cellule(s), au moins un élément conducteur ou semi-conducteur disposé entre les cellules et la face arrière du module, et des moyens formant contact pour une mise à un potentiel de cet élément conducteur ou semi-conducteur.
Autrement dit, un module selon l’invention comporte au moins un élément conducteur ou semi-conducteur additionnel, et des moyens de connexion de cet élément à une source de tension ou à une tension interne au module ou extérieure à celui-ci. Ainsi, on applique au sein du module une différence de potentiel, et donc un champ électrique, entre le cadre ou chassis en métal et l’élément additionnel. Ce champ permet de minimiser ou même d’anihiler l’effet de champ électrique au niveau des cellules, et donc de limiter ou d’éviter les problèmes mentionnés ci-dessus. La tension élevée étant reportée entre le cadre du module et l’élément conducteur ou semi-conducteur, elle n’est plus entre le cadre et les cellules. Ces dernières ne sont donc plus soumises aux risques, expliqués ci-dessus, de type « PID ».
Dans un module photovoltaïque selon l’invention, au moins un élément conducteur ou semi-conducteur, disposé entre les cellules et la face arrière du module, comporte par exemple au moins une couche conductrice ou semi-conductrice, par exemple d’épaisseur comprise entre 5 nm et 50 µm.
Un module photovoltaïque selon l’invention peut comporter en outre une source de tension pour connexion aux moyens formant contact dudit élément conducteur ou semi-conducteur. Selon un mode particulier de réalisation, ladite source de tension (Si) fournit :
- une tension comprise entre la tension d’entrée du module et sa tension de sortie,
- ou bien encore une tension inférieure à sa tension d’entrée, mais de préférence pas inférieure à sa tension d’entrée – 600 V ou bien encore supérieure à sa tension de sortie mais de préférence pas supérieure à sa tension de sortie + 600 V.
En variante, l’élément conducteur ou semi- conducteur peut être par exemple relié à l’une des bornes d’entrée ou de sortie dudit module photovoltaïque .
L’invention concerne également un champ de modules photovoltaïques, comportant une pluralité de modules photovoltaïques disposés en série, formant une chaîne, et comportant un ou plusieurs module(s) selon l’invention.
Une telle chaine de modules photovoltaïques peut comporter par exemple entre 5 et 1000 modules.
Dans un champ de modules photovoltaïques selon l’invention, les moyens formant contact d’au moins un module selon l’invention peuvent être connectés à une tension de sortie ou une tension d’entrée, ou à une tension comprise entre ces tensions d’entrée et de sortie, d’un autre module du champ de modules ; par exemple, dans le cas d’une chaîne de modules connectés en série, les moyens formant contact d’au moins un module selon l’invention peuvent être connectés à une tension de sortie ou une tension d’entrée, ou à une tension comprise entre ces tensions d’entrée et de sortie, du module précédent ou d’un module précédent dans la série ou du module suivant ou d’un module suivant dans la série.
L’invention concerne également un procédé de fonctionnement d’un module photovoltaïque selon l’invention, ou d’un champ de modules selon l’invention, dans lequel on applique à l’élément conducteur ou semi-conducteur du module ou bien d’au moins un module, par les moyens formant contact de celui-ci, une tension :
- fournie par une source de tension extérieure au module, par exemple une tension comprise entre la tension d’entrée et la tension de sortie, ou inférieure à la tension d’entrée ou supérieure à la tension de sortie du module;
- ou bien qui est égale à, ou voisine de, la tension d’entrée ou de sortie du module, par exemple par connexion de l’élément conducteur ou semi-conducteur à la borne d’entrée ou de sortie du module ;
- ou bien qui est inférieure à la tension d’entrée (VCmin), mais de préférence inférieure de moins de 600 V à la tension d’entrée, ou supérieure à la tension de sortie (VCmax) du module, mais de préférence supérieure à la tension de sortie d’une valeur égale à au plus 600V.
L’invention concerne également un procédé de réalisation d’un module photovoltaïque, en particulier tel que décrit ci-dessus ou dans la présente demande, comportant :
- la formation d’une première couche d’encapsulation et d’une deuxième couche d’encapsulation d’une ou de plusieurs cellules photovoltaïques reliées en série entre elles,
- la formation d’une face avant et d’une face arrière,
caractérisé en ce qu’il comporte :
- la formation d’au moins un élément conducteur ou semi-conducteur sur ladite face arrière, ou entre la ou les cellule(s) photovoltaïque(s) et ladite face arrière, et de moyens formant contact pour mettre cet élément conducteur ou semi-conducteur à un certain potentiel.
L’élément conducteur ou semi-conducteur peut être étant formée par métallisation ou par dépôt sur la partie intérieure de ladite face arrière.
Un procédé selon l’invention peut comporter la réalisation de plots de contact, par exemple d’un boitier de jonction, du module et la connexion des moyens formant contact à un desdits plots de contact.
EXPOSÉ DÉTAILLÉ DE MODES DE RÉALISATION PARTICULIERS
Un exemple de module photovoltaïque selon un premier mode de réalisation de l’invention est représenté en .
Ce module 2 comporte une face avant 4 en verre ou en un polymère de type « PET » ou polycarbonate ou PMMA (polyméthacrylate de méthyle), transparent
Une ou des cellule(s) solaire(s) 6, 8 est/sont enrobée(s) entre une 1èrecouche ou film d’encapsulation 10 et une 2è m ecouche ou film d’encapsulation 11, toutes deux par exemple en un polymère thermoplastique, généralement de l’ »EVA » (Éthylène-acétate de vinyle).
Une face arrière 12, également appelée « Backsheet », qui comporte par exemple un ensemble laminé de polymères, communément désigné « TPT » car le plus souvent composé de Tedlar-Polyester-Tedlar (le terme « Tedlar » étant l’appellation commerciale de DuPont pour désigner le PVF (Polyvinyl fluoride)) ; en variante, la face arrière 12 est un verre solaire. La référence 15 désigne le cadre, fixé à un châssis métallique (non représenté), lequel est relié à la terre. Des éléments de cadre peuvent également être présents sous le module (non-représentés).
Selon l’exemple illustré, un élément conducteur ou semi-conducteur additionnel 20, ou une électrode additionnelle, est incorporé(e) dans le module, entre l’ensemble des cellules 6, 8 et la face arrière 12, entre lesquelles il constitue une barrière électrostatique. Cette électrode additionnelle fait face à toutes les cellules 6, 8. En variante, on peut utiliser un ensemble de conducteurs, par exemple un ensemble de feuilles conductrices ou semi-conductrices disposées dans un même plan, chacune de la taille d’une cellule PV pour assurer la protection souhaitée, reliées entre elles par des conducteurs pour les porter toutes au même potentiel. En outre, des moyens 22 de connexion de cet élément 20 permettent d’appliquer à celui-ci un potentiel déterminé. L’ensemble de cet élément 20 se trouve ainsi porté à ce potentiel déterminé. Eventuellement, ces moyens 22 traversent le cadre et/ou la périphérie du module, comme illustré en . En variante, les moyens 22 peuvent traverser la face arrière. De préférence ils sont connectés à un boitier de jonction du module (voir par exemple les figures 3B-3D commentées ci-dessous, sur lesquelles un boitier de jonction est désigné par la référence 24 ou 26). Ces moyens 22 peuvent être gainés dans un isolant.
Ceci permet d’établir une différence de potentiel entre l’élément 20 et le cadre 15 ou le châssis du module, lequel est, comme indiqué ci-dessus, à la terre. Les cellules 6, 8 ne « voient » pas cette différence de potentiel, elles ne sont soumises qu’à une différence de potentiel, avec l’élément 20, qui est réduite par rapport à celle qui apparait, dans les configurations connues (sans la présence de l’élément 20), directement entre les cellules et le cadre 15. Ainsi, les phénomènes de type migration ionique et/ou d’accumulation de sels en surface des cellules, et l’effet de « PID », sont fortement réduits ou éliminés, de même que leurs conséquences néfastes que sont un éventuel claquage des couches isolantes, ou l’apparition d’un arc électrique.
L’élément 20 comporte par exemple une feuille ou couche conductrice, par exemple en aluminium ou en laiton, ou en cuivre, ou en argent, ou en fonte, ou en étain, ou en plomb, ou en nickel, ou en graphite , ou semi-conductrice, par exemple en silicium amorphe hydrogéné, éventuellement dopé. Elle a par exemple une épaisseur comprise entre quelques nanomètres, par exemple 5 nm, et quelques dizaines de µm, par exemple 50 µm. Cette feuille ou couche est électriquement isolée des cellules et de la périphérie du module par des éléments isolants (par exemple par l’encapulation 11).
Parmi les autres éléments pouvant être utilisés pour la composition de l’élément 20, citons également les éléments semi-conducteurs suivants:
- les éléments du groupe IV (tableau périodique) : silicium ou germanium, ou leurs composés, par exemple silicium-Germanium ou carbure de Silicium;
- le aSiH (silicium amorphe), le CIS (Séléniure de cuivre et d’indium), le CIGS (séléniure de cuivre, d’indium et de gallium), le GaAs (arsénure de gallium) ;
- les semiconducteurs organiques, par exemple : fullerène, ou anthracène, ou pentacène.Il est par exemple possible d’utiliser une couche telle que la couche d’Aluminium mise en œuvre pour réaliser la couche (ou «Backsheet ») commercialisée par la société Coveme. Cette couche d’Aluminium a une épaisseur comprise entre 9 µm et 50µm, mais a pour vocation de ralentir le processus de pénétration d’humidité à l’intérieur d’un module photovoltaïque, sans fonctionnalité électrique (voir https://www.coveme.com/dymat-a-pye-backsheet/).
Les figures 3B et 3C illustrent des exemples de réalisation de l’invention, dans lesquels le conducteur 20 est relié par les moyens 22 à un plot du boitier 24 de jonction du module, qui peut être ( ) un plot de contact 24c qui est différent des plots d’entrée 24a et de sortie 24b du module afin d’appliquer un potentiel différent des potentiels Vcmax et Vcmin du module (lesquels sont appliqués aux plots 24a, 24b) ; ce potentiel différent est par exemple un potentiel fourni par une source extérieure au module (comme en ). En variante ( ) on applique au conducteur 20 un potentiel égal à l’un des potentiels Vcmax ou Vcmin du module, en connectant les moyens 22 à l’un des plots 24a, 24b ( ). La illustre un autre exemple de réalisation de l’invention, dans lequel le conducteur 20 est relié par les moyens 22 à un plot de contact 26a d’un 2ème boitier 26 de jonction, pour appliquer un potentiel différent des potentiels Vcmax et Vcmin du module, lesquels sont appliqués aux plots 24a, 24b du boitier 24.
Selon un procédé de réalisation d’un exemple de module du type décrit ci-dessus, on métallise l’intérieur de la face arrière du module . Cette métallisation peut être réalisée par un procédé d’évaporation, par exemple d’aluminium, sous vide, par exemple du type utilisé dans le domaine du packaging alimentaire pour améliorer l’étanchéité ou dans l’aéronautique pour créer des barrières aux UV. Avec ce procédé sous vide, on obtient une couche homogène 20 dont l’épaisseur peut être ajustée entre, par exemple, quelques nanomètres, par exemple 5 nm, et quelques dizaines de nanomètres, par exemple 50 nm.
Dans le cas d’un matériau semi-conducteur, par exemple du silicium, on dépose une couche de silicium sur un film mince de PET avant d’encapsuler le tout avec de l’EVA.
Dans le cas d’une face arrière 12 en verre, on peut déposer la couche destinée à former le conducteur 20 par pulvérisation à froid (éventuellement après une préparation de la surface du verre, comportant par exemple une étape de nettoyage et/ou d’activation par plasma), procédé commercialement désigné par la société Mallard sous l’appellation « cold spray ». Si l’on souhaite conserver la transparence du verre on peut utiliser le dépôt par pulvérisation à chaud (500°-600°) d’oxyde de Titane (TIO2) utilisé par Saint-Gobain pour les verres autonettoyants.
En variante, il est possible d’intégrer dans l’étape de laminage du module une couche de PET préalablement métallisée (film alimentaire), ou un « Backsheet » intégrant une feuille barrière en Aluminium comme déjà évoqué ci-dessus.
Dans le cadre d’un procédé de laminage d’un module, on assemble (par collage) les cellules, préalablement connectées entre elles, avec la face avant, la face arrière et un ou plusieurs autre(s) élément(s) électronique(s) passif(s) ou actif(s) qui peu(ven)t éventuellement être intégré(s), par exemple une ou des diodes ou l’électrode 20.
Ce procédé peut comporter 2 étapes :
-une 1èreétape, dans laquelle on empile les différents éléments en les séparant par des films de matériaux polymère appelé encapsulant, le plus courant étant l’EVA ;
- une 2èmeseconde étape, réalisée à l’aide d’un laminoir (ou laminateur), qui permet de gérer un cycle de montée en température et mise en pression afin de liquéfier et répartir l’encapsulant tout autour des différents éléments. En se refroidissant cet encapsulant va se comporter comme un matériau thermodur et ainsi conférer au module une bonne tenue mécanique.
Concernant l’encapsulant 11, il se présente par exemple sous forme de film et, pendant le procédé de laminage, il fond, et, sous l’effet de la pression, il flue autour des différents éléments conducteurs ou semi-conducteur, assurant ainsi leur isolation électrique.
Comme déjà expliqué ci-dessus, un connecteur 22 permet la mise à un potentiel de l’électrode 20.
Par exemple, ce connecteur est connecté avec la bande (barre) de cuivre qui le relie par exemple à la première cellule du module. Cette liaison équipotentielle par exemple se fait en utilisant un ruban conducteur mince en cuivre ou aluminium, comme ceux proposés par la société 3M. On peut aussi utiliser les rubans en aluminium de chez Advance tapes France avec adhésif acrylique (voir http://www.farnell.com/datasheets/2057060.pdf). Ces rubans présentent une couche adhésive conductrice, on peut donc les assembler avant l’étape de laminage, en les collant d’un côté sur la couche conductrice ou semi conductrice et de l’autre côté à la bande (barre) de cuivre qui vient du connecteur d’entrée. L’ensemble comportant le ruban et l’électrode 20 peut être ensuite empilé sur les autres éléments du module pour être laminé.
Selon un exemple de réalisation, chaque élément 20, ou au moins certains éléments 20, est/sont porté(s) à un potentiel (Vp) proche de la tension en sortie de (Vcmax) évitant ainsi tout risque d’arc.
La représente une chaîne de modules photovoltaïques selon l’invention. Comme illustré sur cette figure , il est possible de connecter chaque élément 20, ou au moins certains éléments 20, à une source de tension Si (i=1,…i-1, i, i+1, …n), extérieure au module auquel cet élément 20 appartient, laquelle tension Si peut avoir toute valeur, par exemple comprise entre la tension d’entrée du module (dont fait partie l’élément 20) et sa tension de sortie, ou bien encore inférieure à la tension d’entrée, mais de préférence pas inférieure à la tension d’entrée – 600 V ou bien encore supérieure à la tension de sortie mais de préférence pas supérieure à la tension de sortie + 600 V. Cette source de tension peut être liée au potentiel électrique d’autres modules présents dans le champ photovoltaïque.
Connecter l’élément 20 à un potentiel supérieur à la tension de sortie de son module permet de générer dans celui-ci un champ électrique qui va inverser le sens de migration des éléments ioniques, qui sont la cause de l’effet « de shunt » en surface de chaque cellule. Cette solution peut permettre de régénérer des modules déjà « malades » et/ou de nettoyer la surface des cellules sans altérer le fonctionnement des modules. Cette solution permet d’inverser les phénomènes de PID, tout en permettant de maintenir la production des panneaux simultanément. Dans une réalisation, l’élément additionnel 20 est mis au potentiel par une source externe au module (cas des figures 3B et 3D par exemple) qui est par exemple une tension de sortie ou d’entrée, ou une tension comprise entre ces tensions d’entrée et de sortie, d’un autre module, par exemple l’un des modules précédents, ou le module précédent, dans une chaine de modules ; ou bien cet autre module peut être l’un des modules suivants, ou le module suivant, auquel cas on applique à l‘élément 20 une tension supérieure à la tension de sortie du module auquel elle appartient, comme expliqué ci-dessus. Dans ce cas, un troisième contact 24c est ajouté dans la boite de jonction du module ( ), par exemple avec une bande (barre) de cuivre qui permettra la jonction avec la couche 20 à l’aide du ruban comme décrit précédemment. Ou bien un contact 26a est ajouté par une 2ème boite de jonction 26 du module ( ), permettant ainsi un contact avec toute source de potentiel extérieure au module.
Les figures 4A et 4B permettent de comparer les tensions appliquées à des modules de type connu ( ), et à des modules selon l’invention ( , sur laquelle, comme sur la , l’élément additionnel 20 est indiqué par un rectangle gris). Dans les 2 cas, les modules sont connectés en série, et on désigne par :
-Ui: le potentiel à la borne de sortie (+) du module i ;
-Vi: la différence de potentiel aux bornes du module i
-Uci (seulement en ) : le potentiel de l’électrode additionnelle 20 du module i, fourni par la source Si ;
-∆Ui: la différence de potentiel pour générer le champ électrique subi par la cellule au plus haut potentiel du module i, à savoir la cellule qui est connectée à la borne de sortie (+) du module i.
Dans la configuration mettant en œuvre des modules connus ( ), le champ électrique subi par la cellule la plus exposée, pour une chaîne de n modules connectés en série, vaut :
U0 = tension au départ de la chaîne, c’est-à-dire en entrée du 1er module de celle-ci (comme illustré en ).
Alors que, dans la configuration mettant en œuvre des modules selon l’invention ( ):
On comprend que le choix d’un Ucnstrictement positif réduit le ΔUn.
De façon préférentielle, si Ucnaugmente avec n, alors on peut compenser, au moins partiellement, la croissance de ΔUn, et donc le problème de potentiel avec l’augmentation de n.
On peut par exemple choisir Ucnégal à la tension d’entrée du module, cette tension étant soit fournie par un générateur externe, soit obtenue en connectant l’électrode 20 au potentiel d’entrée du module. On obtient ainsi :
Et en conséquence un champ électrique très limité est subi par la cellule la plus exposée ; pour une chaîne de n modules connectés en série, dans le cas de l’invention:
Une variante du schéma de la est illustrée en , dans laquelle seuls certains modules de la chaîne (ici : seulement les 2 modules en fin de chaîne, mais il peut s’agir aussi des n derniers modules, 1<n<N, N = nombre de modules dans la chaîne) sont munis, chacun, d’un élément 20 selon l’invention ; ou bien les autres modules comportent cet élément 20 (cas représenté), mais celui-ci n’est pas relié à une source de potentiel. Dans les 2 cas, c’est de préférence le ou les module(s) les plus exposés, ou en fin de chaîne, qui est/sont muni(s) d’une électrode additionnelle portée à un potentiel prédéterminé en vue de réduire la tension vue par les cellules, comme expliqué ci-dessus.
Une chaîne de modules telle que décrite ci-dessus, dont tous les modules, ou seulement une partie d’entre eux, comportent un élément 20, peut être mise en œuvre dans une structure telle que celle illustrée en .
La tension générée aux bornes d’une chaîne de modules selon l’invention est par exemple comprise entre 600 V et 10 kV. Chaque chaîne peut par exemple comporter entre 30 et 40 modules.
Dans un module photovoltaïque selon l’invention comportant :
- un élément conducteur, celui-ci peut être en un matériau métallique, par exemple en au moins un élément conducteur choisi parmi l’aluminium, le laiton, le cuivre, l’argent, la fonte, l’étain, le plomb, le nickel, le graphite,
- ou comportant un élément semi-conducteur, celui-ci peut être en un matériau semi-conducteur:
* par exemple en au moins un élément semi-conducteur, choisi parmi le silicium, le germanium, le SiGe, le SiC ;
* ou choisi parmi :
- le aSiH (silicium amorphe), le CIS (Séléniure de cuivre et d’indium), le CIGS (séléniure de cuivre, d’indium et de gallium), le GaAs (arsénure de gallium) ;
- les semiconducteurs organiques.
Claims (18)
- Module photovoltaïque (2), comportant, entre une face avant (4) et une face arrière (12) une ou des cellules photovoltaïques (6, 8), des couches d’encapsulation (10, 11) de cette ou ces cellules, au moins un élément (20) conducteur ou semi-conducteur disposé entre la ou les cellules (6, 8) et la face arrière (14) du module, et des moyens (22) formant contact pour une mise à un potentiel de cet élément conducteur ou semi-conducteur.
- Module photovoltaïque selon la revendication 1, au moins un élément (20) conducteur comportant au moins une couche (20) conductrice ou au moins un élément semi-conducteur comportant au moins une couche (20) semi-conductrice, disposée entre la ou les cellules (6, 8) et la face arrière (12) du module.
- Module photovoltaïque selon la revendication 2, ladite au moins une couche (20) conductrice ayant une épaisseur comprise entre 5 nm et 50 µm.
- Module photovoltaïque selon l’une des revendications 1 à 3, ledit élément (20) conducteur étant en un matériau métallique ou ledit élément semi-conducteur étant en un matériau semi-conducteur .
- Module photovoltaïque selon la revendication 4, ledit élément (20) conducteur étant en au moins un élément conducteur choisi parmi l’aluminium, le laiton, le cuivre, l’argent, la fonte, l’étain, le plomb, le nickel, le graphite.
- Module photovoltaïque selon la revendication 4, ledit élément semi-conducteur étant en au moins un élément semi-conducteur, choisi parmi le silicium, le germanium, le SiGe, le SiC.
- Module photovoltaïque selon la revendication 4, ledit élément semi-conducteur étant choisi parmi :
- le aSiH (silicium amorphe), le CIS (Séléniure de cuivre et d’indium), le CIGS (séléniure de cuivre, d’indium et de gallium), le GaAs (arsénure de gallium) ;
- les semiconducteurs organiques. - Module photovoltaïque selon l’une des revendications 1 à 7, comportant en outre une source de tension (Si) pour connexion des moyens (22) dudit élément conducteur ou semi-conducteur à une tension.
- Module photovoltaïque selon la revendication 8, ladite source de tension (Si) fournissant :
- une tension comprise entre la tension d’entrée du module et sa tension de sortie,
- ou bien encore inférieure à sa tension d’entrée, mais de préférence pas inférieure à sa tension d’entrée – 600 V ou bien encore supérieure à sa tension de sortie mais de préférence pas supérieure à sa tension de sortie + 600 V. - Module photovoltaïque selon l’une des revendications 1 à 7, les moyens (22) formant contact étant reliés à l’une des bornes d’entrée (24a) ou de sortie (24b) dudit module photovoltaïque .
- Champ de modules photovoltaïques, comportant une pluralité de modules photovoltaïques disposés en série et comportant au moins un module selon l’une des revendications 1 à 10.
- Champ de modules photovoltaïques, comportant une pluralité de modules photovoltaïques disposés en série, tous étant selon l’une des revendications 1 à 10.
- Champ de modules photovoltaïques selon l’une des revendications 11 ou 12, comportant entre 5 et 1000 modules disposés en série.
- Champ de modules photovoltaïques selon l’une des revendications 11 à 13, les moyens (22) formant contact d’au moins un module selon l’une des revendications 1 à 10 étant connectés à une sortie ou à une entrée, ou à point intermédiaire entre cette entrée et cette sortie fournissant une tension comprise entre ces tensions d’entrée et de sortie, d’un autre module du champ.
- Procédé de fonctionnement d’un module photovoltaïque (2) selon la revendication 10 ou d’un champ de modules selon l’une des revendications 11 à 14 prise en combinaison avec la revendication 10, dans lequel on applique à l’élément conducteur ou semi-conducteur (20) du module ou bien d’au moins un module, par les moyens (22) formant contact de celui-ci, une tension:
- fournie par une source de tension (Si) extérieure au module, cette tension étant par exemple comprise entre la tension d’entrée (Vcmin) et la tension de sortie (Vcmax) du module;
- ou bien qui est égale à la tension d’entrée ou de sortie du module, par exemple par connexion de l’élément conducteur ou semi-conducteur à la borne d’entrée (24a) ou de sortie du module (24b);
- ou bien qui est inférieure à la tension d’entrée (VCmin), mais de préférence pas inférieure à la tension d’entrée – 600 V, ou supérieure à la tension de sortie (VCmax) du module mais de préférence pas supérieure à la tension de sortie + 600 V. - Procédé de réalisation d’un module photovoltaïque (2), comportant :
- la formation d’une première couche d’encapsulation (10) et d’une deuxième couche d’encapsulation (11) d’une cellule photovoltaïque ou de plusieurs cellules photovoltaïques (6, 8) reliées en série entre elles,
- la formation d’une face avant (4) et d’une face arrière (14), ladite première couche d’encapsulation (10) et ladite deuxième couche d’encapsulation (11) de ladite cellule photovoltaïque ou desdites cellules photovoltaïques (6, 8) étant disposées entre ladite face avant (4) et ladite face arrière (14), caractérisé en ce qu’il comporte :
- la formation d’au moins un élément conducteur ou semi-conducteur (20), entre la ou les cellule(s) photovoltaïque(s) et ladite face arrière, et de moyens (22) formant contact pour mettre cet élément conducteur ou semi-conducteur à un certain potentiel. - Procédé selon la revendication 16, l’élément conducteur ou semi-conducteur (20) étant formé par métallisation ou par dépôt sur la partie intérieure de ladite face arrière.
- Procédé selon la revendication 16 ou 17, comportant la réalisation de plots de contact (24a-24c, 26a) du module et la connexion des moyens (22) formant contact à un desdits plot de contact (24a-24c, 26a).
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