WO2003038911A1 - Assemblage de cellules photovoltaiques et procede de fabrication d'un tel assemblage - Google Patents

Assemblage de cellules photovoltaiques et procede de fabrication d'un tel assemblage Download PDF

Info

Publication number
WO2003038911A1
WO2003038911A1 PCT/FR2002/003124 FR0203124W WO03038911A1 WO 2003038911 A1 WO2003038911 A1 WO 2003038911A1 FR 0203124 W FR0203124 W FR 0203124W WO 03038911 A1 WO03038911 A1 WO 03038911A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
conductors
cells
assembly
assembly according
cell
Prior art date
Application number
PCT/FR2002/003124
Other languages
English (en)
Inventor
Guy Baret
Hubert Lauvray
Original Assignee
Solar, Appolon
Dgtec
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Priority claimed from FR0114017A external-priority patent/FR2831714B1/fr
Priority claimed from FR0204209A external-priority patent/FR2838239A1/fr
Application filed by Solar, Appolon, Dgtec filed Critical Solar, Appolon
Priority to EP02785498A priority Critical patent/EP1440478A1/fr
Priority to US10/492,906 priority patent/US20050000561A1/en
Publication of WO2003038911A1 publication Critical patent/WO2003038911A1/fr

Links

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04M—TELEPHONIC COMMUNICATION
    • H04M17/00—Prepayment of wireline communication systems, wireless communication systems or telephone systems
    • H04M17/20—Prepayment of wireline communication systems, wireless communication systems or telephone systems with provision for recharging the prepaid account or card, or for credit establishment
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L31/00—Semiconductor devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof
    • H01L31/02—Details
    • H01L31/02002—Arrangements for conducting electric current to or from the device in operations
    • H01L31/02005—Arrangements for conducting electric current to or from the device in operations for device characterised by at least one potential jump barrier or surface barrier
    • H01L31/02008—Arrangements for conducting electric current to or from the device in operations for device characterised by at least one potential jump barrier or surface barrier for solar cells or solar cell modules
    • H01L31/02013—Arrangements for conducting electric current to or from the device in operations for device characterised by at least one potential jump barrier or surface barrier for solar cells or solar cell modules comprising output lead wires elements
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L31/00—Semiconductor devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof
    • H01L31/04—Semiconductor devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof adapted as photovoltaic [PV] conversion devices
    • H01L31/042—PV modules or arrays of single PV cells
    • H01L31/048—Encapsulation of modules
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L31/00—Semiconductor devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof
    • H01L31/04—Semiconductor devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof adapted as photovoltaic [PV] conversion devices
    • H01L31/042—PV modules or arrays of single PV cells
    • H01L31/05—Electrical interconnection means between PV cells inside the PV module, e.g. series connection of PV cells
    • H01L31/0504—Electrical interconnection means between PV cells inside the PV module, e.g. series connection of PV cells specially adapted for series or parallel connection of solar cells in a module
    • H01L31/0512—Electrical interconnection means between PV cells inside the PV module, e.g. series connection of PV cells specially adapted for series or parallel connection of solar cells in a module made of a particular material or composition of materials
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04M—TELEPHONIC COMMUNICATION
    • H04M17/00—Prepayment of wireline communication systems, wireless communication systems or telephone systems
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04M—TELEPHONIC COMMUNICATION
    • H04M2215/00—Metering arrangements; Time controlling arrangements; Time indicating arrangements
    • H04M2215/32—Involving wireless systems
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E10/00—Energy generation through renewable energy sources
    • Y02E10/50—Photovoltaic [PV] energy

Definitions

  • the invention relates to an assembly of photovoltaic cells arranged side by side between front and rear glass substrates and connected in series by front and rear connecting conductors respectively disposed on either side of each of the cells and comprising a zone of link extending beyond a predetermined side of said location, the assembly comprising electrical interconnection elements arranged between two adjacent cells to connect the opposite connection zones of the front and rear connection conductors respectively associated with two adjacent cells.
  • the invention also relates to a method of manufacturing such an assembly.
  • a photovoltaic cell is conventionally formed on a solid silicon substrate cut in the form of slices a few hundred microns thick.
  • the substrate can consist of monocrystalline silicon, polycrystalline silicon or semiconductor layers deposited on a glass or ceramic substrate. It has on its surface a network of narrow electrodes, generally in silver or aluminum, intended to drain the current towards one or more main electrodes from 1 to a few millimeters in width, also in silver or aluminum.
  • Each cell supplies a current dependent on the illumination under an electric voltage which depends on the nature of the semiconductor and which is usually of the order of 0.45 V to 0.65 V for crystalline silicon. Voltages from 6V to several tens of volts are usually necessary to operate electrical devices, a photovoltaic module is generally constituted by an assembly of several cells in series. A 40-cell module provides, for example, around 24 volts. Depending on the currents requested, several cells can also be placed in parallel. A generator can then be produced by optionally adding accumulators, a voltage regulator, etc.
  • the cells are prepared, that is to say covered with a network of electrodes and connected to each other by metallic ribbons.
  • the assembly thus formed is then placed between two sheets of polymer, themselves sandwiched between two glass substrates.
  • the assembly is then heated to around 120 ° C to strongly soften the polymer, make it transparent and ensure the mechanical cohesion of the module.
  • FIG. 1 A crystalline silicon photovoltaic cell thus prepared is illustrated in FIG. 1, seen from above.
  • the cell 1 comprises on the front face of a silicon substrate, upper face which constitutes its sensitive face, a network of silver electrodes 2 intended to drain the current towards connection zones. These latter are constituted, in FIG. 1, by two larger electrodes, constituting collecting buses 3 perpendicular to the array of electrodes 2.
  • the electrodes 2 are produced by depositing a silver paste according to the desired pattern, then cooking at high temperature.
  • Front transverse metal strips 4, constituted by a copper core and a surface deposit of a tin-lead alloy, are welded with a tin-lead alloy on the collecting buses 3 of the cell.
  • the rear face of cell 1 has a second network of electrodes, network generally denser than the network of electrodes 2 on the front face.
  • the second network of electrodes is, in a similar manner, connected to rear transverse metal strips 5 via collector buses.
  • FIGS. 2 and 3 respectively illustrate the front face and the rear face of a conventional cell before placing the transverse metal strips 4 and 5.
  • the collector buses 3 and solder pads 6, regularly distributed along the bus collectors 3 can be deposited at the same time as the network of electrodes 2, for example by screen printing of the silicon substrate.
  • the rear face of the cell may be covered with a layer of aluminum covering practically the entire rear surface and constituting the second network of electrodes, welding tracks 7 being previously formed at the locations of the collector buses 3.
  • FIGS. 4 and 5 respectively illustrate the front face and the rear face of a conventional cell after placement and fixing by welding of the transverse metal strips 4 and 5.
  • a layer of solder 48 (tin / lead) is previously deposited between the tapes 4 and 5 and the tracks and the solder pads.
  • This type of manufacturing process involves a large consumption of solder paste based on silver and aluminum, very expensive.
  • the collector buses 3 and the solder pads 6 cause a large amount of shade on the front face of the cell, thereby reducing the power generated by it.
  • the deposition of the aluminum layer on the surface of the rear face not covered by the weld tracks 7 involves two well aligned screen printing or metallization steps.
  • the welding itself is an expensive operation, mechanically complicated, requiring the reversal of the cell and which could lead to significant risks of cell breakage. It is, moreover, necessary to properly align the transverse metal strips 4 and 5 respectively with the bus collectors 3 on the front face and with the welding tracks 7 on the rear face.
  • FIG. 6 represents a photovoltaic module comprising only two cells 1 to simplify the drawing.
  • the cells 1 are represented in section along the axis AA of FIG. 1.
  • the ribbons 5 of a first cell 1a are connected to the ribbons 4 of the neighboring cell 1b. If the module has more than two cells, the ribbons 5 of cell 1b are then connected to the ribbons 4 of the next cell, all the cells thus being connected in series.
  • a ribbon 5 of a cell and the associated ribbon 4 of the neighboring cell consist of the same ribbon.
  • the tapes 4 and 5 of the end cells serve as connectors to the outside.
  • Two sheets of polymer film 8 and 9 are placed on either side of the cell assembly and inserted between front glass substrates 10 and rear 10. To reduce the weight, some modules do not have a glass substrate on the rear face, the latter then being constituted by the polymer film 10.
  • the polymer film has a fourfold function. First of all, it ensures the mechanical cohesion of the module and forms a barrier against humidity. It also serves as an index adaptation layer between the glass and the silicon, thus reducing as much as possible the losses by light reflection at the interfaces. Finally, it allows heat dissipation, which is essential because the photovoltaic conversion efficiency decreases with temperature.
  • the transverse metal strips are replaced by front and rear connecting conductors respectively formed on the internal face of the front 10 and rear glass substrates 11 opposite the location of each of the cells. The connecting conductors are then soldered to the cells and to interconnection elements intended to connect the cells in series. The space remaining between the glass substrates is then filled with an organic resin
  • the object of the invention is to remedy these drawbacks and, more particularly, to provide an assembly of photovoltaic cells making it possible to eliminate the problems of degradation of the efficiency of the cells.
  • the assembly should preferably also have a very low manufacturing cost.
  • the assembly includes a sealing joint in mineral material, placed between the two glass substrates and delimiting a sealed interior volume inside which all the cells are arranged
  • the front and rear connection conductors are respectively formed on the internal face of the front and rear glass substrates, facing the location of each of the cells.
  • the assembly comprising at least one row of photovoltaic cells, the rear connection conductors of all the cells in a row are formed by laser cutting of a continuous conductive strip stretched between the cells and the rear substrate, the front connection conductors of all the cells in a row being formed by laser cutting of a conductive strip stretched between the cells and the front substrate and parallel to the conductive strip forming the rear connection conductors.
  • a method of producing an assembly according to the invention comprises an operation of sealing the assembly carried out between 380 ° C and 480 ° C, for a period of less than 30 minutes.
  • Figure 1 shows, in top view, a photovoltaic cell according to the prior art.
  • FIGS. 2 and 3 respectively illustrate the front face and the rear face of a cell according to the prior art before placement of transverse metal strips.
  • FIGS. 4 and 5 respectively illustrate the front face and the rear face of a cell according to the prior art after placement of the transverse metal strips.
  • FIG. 6 represents, in section, a photovoltaic module according to the prior art comprising two cells according to FIG. 1, in section according to A-A.
  • FIGS. 7 and 8 respectively illustrate the front face and the rear face of a particular embodiment of a cell according to the invention before encapsulation.
  • FIG. 9 represents, in section, a first embodiment of an assembly according to the invention.
  • FIGS. 10 and 11 represent respectively, in top view, a front substrate (FIG. 10) and a rear substrate (FIG. 11) of an assembly according to FIG. 9.
  • Figures 12 and 13 illustrate alternative embodiments of the connecting conductors formed on the rear substrate of an assembly according to the first embodiment.
  • FIG. 14 shows, in top view, another particular embodiment of an assembly according to the invention.
  • Figure 15 shows, in section, another alternative embodiment of an assembly according to Figure 9.
  • Figure 16 shows, in top view, the connection of two cells of an assembly according to a second particular embodiment of the 'invention.
  • Figure 17 shows, in section, part of an assembly according to the figure
  • Figure 18 illustrates, in top view, a module composed of 6 cells.
  • Figures 19 and 20 show details of the module according to Figure 18, in section respectively along BB and CC.
  • FIG. 21 illustrates an alternative embodiment of an interconnection conductor with the outside.
  • FIG. 22 shows, in top view, another particular embodiment of an assembly according to the invention.
  • FIG. 23 represents, in section along D-D, details of the module according to FIG. 22.
  • FIG. 24 represents, in top view, an area corresponding to two cells of a particular embodiment of an assembly according to the invention.
  • FIG. 25 represents, in section along E-E, details of the module according to FIG. 24.
  • FIG. 26 illustrates an alternative embodiment of the assembly according to FIG. 16.
  • FIG. 27 illustrates another variant of an assembly according to the invention.
  • FIGS. 28 and 29 illustrate in more detail the mounting of a rod through the rear substrate of an assembly according to FIGS. 15 and 20.
  • FIG. 30 illustrates in more detail the external connection of an assembly according to FIGS. 15 and 20.
  • Figures 7 and 8 respectively illustrate the front face and the rear face of a cell 1 according to the invention before encapsulation.
  • the front panel only has the network of fine 2 electrodes, 50 to 120 ⁇ m wide.
  • the bus collectors 3 and the solder pads 6 can be eliminated, which makes it possible to reduce the surface encumbered by the metallization and, thus, to increase the absorption of light and, consequently, the current and the power. generated by the cell, while reducing the consumption of metal used, in particular silver paste.
  • the rear face comprises a second network of electrodes, generally denser or, as shown in FIG. 8, a metallic layer, preferably of aluminum covering practically the whole of the rear surface, which makes it possible to increase the performance of the cell by creating a back field.
  • the welding tracks 7 being eliminated, the cost of a cell is thus reduced both by reducing the amount of silver required and by simplifying the manufacturing process. Indeed, the entire rear face can then be metallized in a single step. Furthermore, the mechanical impact on the cells and the risk of cell breakage, associated with metallization, for example by screen printing and drying, for example in an oven, are reduced.
  • the assembly according to FIG. 9 comprises, like the module of FIG. 6, adjacent photovoltaic cells 1 inserted between front 10 and rear glass substrates 11. Only two cells 1a and 1b, of the type shown in FIGS. 7 and 8 , are shown in FIG. 9 for reasons of clarity.
  • a network of front connecting conductors 12, intended to fulfill the functions of the transverse metal strips before 4, is formed on the front glass substrate 10. At least one front connecting conductor 12 is arranged opposite the location of each cell 1.
  • the front connection conductors 12 comprise a connection zone which extends on one side of the location of the corresponding cell 1, on the left in the embodiment shown in FIG. 9. However, the distance separating two adjacent cells is such that two adjacent front connecting conductors 12, that is to say associated with two adjacent cells, are not in contact.
  • a network of rear connecting conductors 13, intended to fulfill the functions of the rear transverse metal strips 5, is formed on the glass substrate rear 11. At least one rear connection conductor 12 is arranged opposite the location of each cell 1.
  • the rear connection conductors 13 each have a connection zone which protrudes on the other side from the location of cell 1 corresponding, that is to say on the right in the embodiment shown in Figure 9. There is no contact between two adjacent rear connecting conductors 13.
  • the assembly also includes electrical interconnection elements 14, intended to connect electrically, between two adjacent cells (1 a and 1 b, etc.), the opposite connection zones of the front connection conductors
  • Connectors 15 for interconnection with the outside are arranged on the external connection zones of the front 12 and rear 13 connection conductors of the end cells of the assembly to allow the connection of the assembly with the outside.
  • the electrical interconnection elements 14 between the bonding electrodes of the front and rear glass substrates must allow the highest possible electrical conduction.
  • they have the form of studs from 1 mm 2 to 100 mm 2 in section.
  • the pads are preferably cylindrical, from 1 mm to 10mm in diameter, more typically from 2mm to 4mm. They can be obtained by depositing a paste containing a conductive powder material.
  • the conductive material can consist of silver or silver alloy grains linked by an inorganic binder, such as a glassy phase.
  • the binder can also comprise a fusible metallic compound, which ensures good conduction between the grains of silver or of silver alloy, and optionally a small fraction of an inorganic binder such as a vitreous phase.
  • the studs can be formed from a mixture of silver particles and particles of a glass such as a bismuth borosilicate or of a mixture of silver particles and particles of a tin-lead alloy.
  • the studs can also consist of a mixture of metallic particles (at least 20%), a mineral binder (at most 40%) and a metal (at most 80%) chosen from lead, tin or a partially fusible alloy at less than 450 ° C. They can also be constituted by a metal alloy of which at least a fraction is melted with an equilibrium between the liquid and solid phases at the temperature of use, that is to say at the temperature of the subsequent sealing operation, between 380 ° C and 480 ° C.
  • Such an alloy can, for example, be a tin-lead-silver, tin-lead-copper or tin-lead-zinc alloy.
  • a tin-lead-silver, tin-lead-copper or tin-lead-zinc alloy can, for example, be a tin-lead-silver, tin-lead-copper or tin-lead-zinc alloy.
  • a seal 16 made of mineral material is placed between the front glass substrates
  • the sealing joint 16 has a thickness of several hundred microns, which depends mainly on the thickness of the silicon substrates constituting the cells 1, to which is added the thickness of the conductors front and rear link 13 formed respectively on the front and rear glass substrates.
  • the sealing joint 16 preferably has a width of between 2mm and
  • the sealing glass is preferably of the non-crystallizable type, although this is not absolutely necessary.
  • the particle size of the frit of the sealing glass is such that the average diameter is between 2 ⁇ m and 100 ⁇ m, more typically between 6 ⁇ m and 40 ⁇ m.
  • the seal 16 is deposited on one of the glass substrates or on the two glass substrates 10 and 11, according to a path described below, that is to say either along the four sides or, generally, the along three sides of the assembly and recessed on a fourth side.
  • the thickness of the seal 16 is from 0.2mm to 1mm and depends on the thickness of the cells 1 and of the connecting conductors 12 and 13.
  • the material of the sealing joint 16 softens considerably and makes the volume inside the sealing joint tight vis- to the outside. Any diffusion of water into the interior of the module will be prohibited throughout the life of the module.
  • the pressure of the interior volume is of the order of one atmosphere at the sealing temperature.
  • the final pressure, after cooling to room temperature, is lower, for example of the order of about 400millibars.
  • a vacuum vis-à-vis the outside therefore forms automatically inside the assembly and causes the application of a force by the glass substrates 10 and 11 on the cells 1.
  • This force ensures excellent contact between the cells 1 and the front 12 and rear 13 connection conductors deposited on the glass substrates without it being necessary to have a solder between the cells 1 and the connection conductors.
  • This manufacturing process eliminates all the elements necessary for welding while ensuring a high degree of cell protection
  • the sealed interior volume between the two glass substrates 10 and 11 is filled, during the assembly operation, with a mixture of one or more neutral gases, chosen from nitrogen, helium, neon or argon.
  • the mixture can also include hydrogen or methane.
  • the presence of such a neutral or reducing atmosphere makes it possible to keep the silicon cells 1 an excellent conversion efficiency.
  • the mixture comprises less than 8% of hydrogen or methane.
  • FIG. 10 represents a top view of the front glass substrate 10 with front connection conductors 12. Two cells 1 a and 1 b are shown in dotted lines.
  • a front connection conductor 12, deposited on the front glass substrate 10, is positioned so as to come into contact with the front face of the corresponding cell 1 and has a connection zone protruding from one side of the cell (on the left in FIG. 10) to ensure contact with an interconnection element 14 or, for the cell located at the left end of the assembly, with the outside by a connector 15 for interconnection with the outside.
  • FIG. 11 represents a top view of the rear glass substrate 1 1 with rear connection conductors 13 and two cells 1 a and
  • a rear connection conductor 13, deposited on the rear substrate 11, is positioned so as to come into contact with the rear face of the corresponding cell 1 and has a connection zone projecting from one side of the cell (on the right on Figure 5) to ensure contact with an interconnection element 14 or, for the cell located at the right end of the assembly, with the outside by a connector 15 for interconnection with the outside.
  • the seal 16 is located at the periphery of the surface common to the two glass substrates 10 and 11. It is thus arranged on the periphery of each of the glass substrates except on one side (the left side for the front glass substrate 10 and the right side for the rear glass substrate 11), in order to allow access from the outside to the connectors 15 for connection with the outside.
  • the connection zones of the connection conductors 12 or 13 of the end cells thus project outwards beyond the joint 16.
  • the pattern of the network of front link conductors 12 formed on the front glass substrate 10 of a cell 1 can be arbitrary.
  • the area covered by the connection electrodes 12 must however be minimal, so as to maintain maximum optical transmission for the front substrate. Furthermore, the conduction must be as high as possible to reduce the ohmic losses.
  • Each cell 1 comprises at least front connection conductors 12, two parallel connection conductors 12 in the embodiment shown in FIG. 10.
  • the front connection conductors 10 each have a width generally between 0.2mm and 5mm, more typically between 1, 5mm and 3mm.
  • the pattern of the network of rear link conductors 13 formed on the rear glass substrate 11 may be of the same type as the pattern of the network of front link conductors.
  • each cell 1 has two parallel rear connection conductors 13.
  • the width of the rear connection conductors 13 is high, each rear connection conductor 13 can, for example, have a width of between 3mm and 10 mm, more typically between 3mm and 5 mm.
  • the density of the network of rear connection conductors 13, that is to say the number of rear connection conductors 13 per cell 1, is higher. So in the figure
  • each rear link conductor 13 has a small width, between 0.5mm and 3mm, more typically between 1mm and 2mm, with a pitch of 1mm to 10mm, more typically from 2mm to 4mm.
  • the rear connection conductors 13 are then short-circuited by a collecting electrode 17 which comes into contact with the interconnection elements 14 or a connector 15 for interconnection with the outside. In this case, a single connector 15 for interconnection with the outside is necessary on the rear glass substrate 11.
  • a rear connecting conductor 13 ′ covers all or almost all of the surface of the location of a cell 1.
  • the glass substrates 10 and 11 are preferably constituted by a soda-lime glass 1, 6 to 6 mm thick, a typical value being 3 to 4 mm for the front glass substrate 8 and 2 to 4 mm for the rear glass substrate 11.
  • the glass is advantageously clear or extra white glass, that is to say containing little iron, since the optical transmission of such a glass is optimal.
  • the glass may also have been thermally toughened in order to increase its mechanical strength.
  • the front 12 and rear 13 connection conductors can be made of silver or of a silver-rich alloy according to a conventional method in the industry of display screens, plasma panels in particular. This classic process includes depositing the desired motif from a silver paste, then baking between 400 ° C and 600 ° C.
  • the thickness of the front 12 and rear 13 connection conductors is between 2 ⁇ m and 15 ⁇ m, more typically between 4 ⁇ m and 7 ⁇ m.
  • the known conventional method, described above is modified and the baking following the deposition of a silver paste is carried out at a temperature between 620 ° C and 660 ° C.
  • Such baking, followed by rapid cooling as is the practice for thermal tempering makes it possible to reduce the duration of the thermal cycle, to very greatly reduce the resistivity of the electrode material as well as to obtain the hardening of the glass by tempering. thermal. Consequently, it is then possible not to temper the glass of the substrates 10 and 11 before the deposit of the bonding conductors.
  • cooking is completed by an operation of recharging the connection conductors by chemical or electrochemical means.
  • the recharging operation is particularly known in the field of printed circuits. It consists, conventionally, of depositing one or more layers of a metal or a metal alloy on the existing conductors in silver or in silver alloy. This method allows to deposit thin silver conductors, thus reducing the cost of the silver material.
  • This variant also makes it possible to bake the silver conductors at low temperature to degrade the organic binders. initially contained in silver paste. It does not require high temperature cooking of the silver paste, although it is compatible with such cooking.
  • chemical or electrochemical recharging to greatly increase the conductivity of the conductors and possibly to cover them with a protective layer. The advantage derived from this method is therefore a significant reduction in cost and an improvement in driver performance.
  • the thickness of copper deposited can vary from 2 ⁇ m to more than 100 ⁇ m, a typical value being 50 ⁇ m.
  • the thickness of nickel or silver deposited may vary from 0.1 ⁇ m to more than 2 ⁇ m, a typical value being 1 ⁇ m.
  • the front 12 and rear 13 connection conductors can also be produced by a technology of the thin layer type, conventionally used for producing the electrodes of the plasma display panels.
  • the material can then be a multilayer material composed of a bonding layer such as chromium, a conduction layer such as copper and then optionally a protective layer, for example nickel or silver.
  • FIG. 14 illustrates, in top view, another particular embodiment of an assembly according to the invention. It differs from the embodiment of FIGS. 9 to 11 by the location of the interconnection connectors with the outside on the rear glass substrate 11.
  • the connectors 15 ′ for connection with the outside of the rear connecting conductors 13 associated with the rightmost cell (1b) are arranged on one side of the assembly which is perpendicular to the output side of the connectors 15 connecting with the outside of the connecting conductors before 12 associated with the leftmost cell (1a) of the assembly.
  • the sealing joint 16 is, as before, disposed at the periphery of the surface common to the two substrates.
  • the connectors 15 for interconnection with the outside are formed by two metal rods 18 which pass through holes in the rear glass substrate 11, in a leaktight manner, and which are connected to the interior of the assembly to the connecting conductors 12 and 13 of the end cells 1 of the assembly.
  • the glass substrates 10 and 11 have the same dimension and are arranged face to face.
  • a first metal rod 18a establishes contact with a rear connecting conductor 13 associated with the rightmost cell 1 of the assembly.
  • an additional connection conductor 19 is formed on the rear substrate 11 around one of the orifices.
  • a second metal rod 18b is used to establish and exit the contact with the additional connecting conductor 19.
  • a seal 21 of mineral material, for example of the same type as the seal 16 is produced between the rods and the rear substrate ( Figures 28 and 29). The seal is obtained by softening the material during the subsequent sealing operation of the assembly.
  • the rear glass substrate is pierced with two orifices 4mm in diameter for the passage of the rods 18.
  • a mixture of a glass powder and 80% to 97% of a silver powder, a silver alloy, nickel-plated copper or silver-plated copper preferably consists of lead silicate with an average particle size of between 0.3 ⁇ m and 3 ⁇ m (preferably 0.5 ⁇ m), with 12% to 20% (preferably 15%) of silica.
  • the silver powder has an average particle size of between 0.5 ⁇ m and 2 ⁇ m (preferably 1 ⁇ m).
  • This mixture of powders is suspended in a solution, consisting of propylene glycol or butylene glycol, added with ethyl cellulose.
  • the dough has a viscosity of 5000 centipoises to 200,000 centipoises (preferably of the order of 20,000 centipoises).
  • the bonding conductors are deposited on the glass substrates 10 and 11 by screen printing. They are deposited in a pattern made up of bands of length close to or slightly greater than the width of a cell 1, for example 130 mm long, on the front glass substrate 10.
  • the number of bands associated with each cell 1 is between 2 and 10, the width of a strip being a function of the density of the pattern chosen.
  • the width of a strip can thus be of the order of 2mm for a 2-stripe pattern and of the order of 0.2mm for a 10-stripe pattern.
  • an additional connecting conductor 19 is deposited on the rear glass substrate 11 around one of the orifices. After drying at 140 ° C for 10 minutes in a hot air oven, the dry thickness of the connecting conductors is between 5 ⁇ m and 15 ⁇ m (preferably 12 ⁇ m).
  • the glass substrates are then baked in order to adhere the bonding conductors to the substrates and to burn the organic components contained in the deposit. This cooking is carried out at a temperature of 450 ° C.
  • the dry thickness is preferably lower, for example of the order of 3 ⁇ m.
  • the recharging of the connection conductors is then carried out by chemical deposition, for example of 50 ⁇ m of copper and 1 ⁇ m of silver.
  • a reflective layer may optionally be produced on the internal face of the rear glass substrate 11, on the areas not covered by the bonding electrodes.
  • a 60% to 80% mixture is then prepared of a nickel-plated copper, silver or silver-copper powder, with an average particle size of between 0.5 ⁇ m and 5 ⁇ m, and 40% to 20% of a fusible metal powder (lead or tin-lead) or glass with low melting point (lead silicate, for example).
  • This mixture of powders is put suspended in a solution consisting of propylene glycol supplemented with ethyl cellulose.
  • the dough has a viscosity of 50,000 to 200,000 centipoise (preferably 100,000 centipoise).
  • the paste is deposited by screen printing on the glass substrates, preferably on the rear glass substrate 11 only, in the form of pads from 1 mm to 5 mm in diameter (for example 3 mm) arranged in the appropriate locations. These pads are then dried at 140 ° C for 10 minutes in a hot air oven.
  • the studs then have a dry thickness of the order of 200 ⁇ m, for a cell of 175 ⁇ m to 300 ⁇ m thick, if the paste has been deposited on the two glass substrates and of the order of 380 ⁇ m if it has not been deposited only on the rear glass substrate.
  • a powder of a sealing frit of non-crystallizable type is used on the basis of a composition of lead borosilicate, with an average particle size of between 5 ⁇ m. and 100 ⁇ m (12 ⁇ m for example) and whose softening temperature is 380 ° C.
  • This frit is suspended in a solution consisting of propylene glycol added with ethyl cellulose.
  • the dough has a viscosity of around 40,000 centipoise.
  • a bead of dough is deposited using a syringe on the periphery of the rear glass substrate ( Figure 15), except on one side where the bead is deposited 5 mm from the edge in the embodiments shown in Figures 9 to 14.
  • the paste is deposited on the two substrates. This nevertheless implies that the two substrates are then dried and baked, which is more expensive.
  • the cord thus formed is then dried at 140 ° C for 10 minutes in a hot air oven.
  • the dry thickness of the bead is a function of the thickness of the cells 1, typically between 300 ⁇ m and 400 ⁇ m and its width is between 3 mm and 6 mm.
  • the rear glass substrate is then baked at 400 ° C for 10 minutes.
  • the cells 1 are then placed on the rear glass substrate 1 1.
  • the mounting of the connections through the substrate is then carried out (FIG. 29).
  • This assembly is preferably introduced into a volume whose atmosphere is a mixture of nitrogen and hydrogen comprising from 0% to 8% of hydrogen and in which the glass substrate is positioned before 8. clamps on the periphery of the assembly so as to apply a crushing force on the sealing bead.
  • the assembly is then brought to a temperature between 410 ° C and 460 ° C for 10 minutes so as to seal the two substrates.
  • the assembly is assembled in air before being introduced into an oven in which a vacuum is created at 10 millibars and which is then filled with a mixture of nitrogen and hydrogen before heating. After cooling, the clamps are removed.
  • the assembly is then ready to be integrated into a generator.
  • the connecting conductors 12 and 13 are not formed on the glass substrates.
  • the rear connection conductors 13 of all the cells of a row of the assembly are formed by laser cutting of continuous conductive strips stretched between the cells 1 and the rear substrate 11.
  • the front connection conductors 12 of all the cells in a row are formed by laser cutting of conductive strips stretched between the cells and the front substrate 10 and parallel to the conductive strips forming the rear connection conductors.
  • Two conductors 12 associated with adjacent cells and formed by cutting a conductive strip are aligned and separated by a space 22. There is therefore no electrical continuity between the conductors 12 associated with two adjacent cells.
  • two conductors 13 associated with two adjacent cells are aligned and separated by a space 23.
  • a sealing joint 16 is disposed between the front 10 and rear 11 glass substrates, at the periphery of the assembly, so as to delimit a sealed interior volume inside which all the cells 1 are arranged.
  • a vacuum vis-à-vis the outside automatically forms inside the assembly during the sealing operation and causes the application of a force by the glass substrates 10 and 11 on the connecting conductors 12 and 13.
  • These connecting conductors 12 and 13 in turn press on the interconnection elements 14 and the cells 1. This force ensures excellent contact between the interconnection elements 14 and the connection conductors 12 and 13 on the one hand, and between the cells 1 and the connecting conductors 12 and 13 on the other hand.
  • solder material has been deposited on the surface of the interconnection elements 14, for example tin or a tin-lead or tin-lead-silver alloy, a solder is obtained between the connection conductors 12 and 13 and the interconnection elements 14.
  • An assembly can comprise several rear connection conductors 13 per cell 1, typically 2 to 5 conductors for cells of dimensions between 100 mm x 100 mm and 200 mm x 200 mm, and several conductors 12 per cell 1, typically 2 to 5 conductors for cells with dimensions between 100 mm x 100 mm and 200 mm x 200 mm.
  • the rear connection conductors 13 are formed from a flat metallic conductor, generally copper, possibly covered with another metal such as tin or silver, or tin-lead or tin-lead-silver alloys. .
  • the width of these conductors will be between 0.5 and 8 mm, typically 4 mm. Their thickness will be between 0.05 and 0.3 mm, typically 0.10 mm.
  • the front link conductors 12 are formed from a flat metallic conductor, generally copper, possibly covered with another metal such as tin or silver, or tin-lead or tin-lead-silver alloys. .
  • the width of these conductors will be between 0.5 and 5 mm, typically 2 mm. Their thickness will be between 0.05 and 0.3 mm, typically 0.12 mm.
  • Interconnection elements 14 are, as previously, arranged between two adjacent cells so as to electrically connect the connection zone of a front connection conductor 12 associated with a cell 1a and the connection zone of a rear connection conductor 13 associated with an adjacent cell 1b ( Figures 16 and 17).
  • a front connecting conductor 12 and a rear connecting conductor 13 are arranged opposite, on either side of each cell 1, the connecting conductor 13 projecting to the right of the cell and the connecting conductor 12 to the left.
  • the interconnection elements 14 are formed from a flat metallic conductor, generally copper, possibly covered with another metal such as tin or silver, or tin-lead, tin-silver or tin alloys. -plomb silver.
  • the width of the interconnection elements 14 will be between 0.5 and 5 mm, typically 1.5 mm. Their thickness depends on the thickness of the cells 1 and will generally be between 0.15 mm and 0.5 mm, typically 0.3 mm.
  • each cell is associated with two front link conductors 12 and two rear link conductors 13.
  • the front link conductors 12 associated with the same cell are electrically interconnected by means of the interconnection element 14 to which their respective connection zones are connected.
  • FIG. 18 shows an example of assembling six cells in two rows of three cells, thus constituting three columns of two cells.
  • the connection zones of the rear connection conductors 13 of the cells of the first row are arranged on the right of the cell, as in FIG. 16, while the connection zones of the conductors rear link 13 of the cells of the second row are arranged on the left of the cell.
  • Interconnection elements 14 are arranged between two columns. Two interconnection elements 14 associated with adjacent cells of the same column are aligned and separated by a space 24.
  • the rear connecting conductors 13 aligned with cells belonging to the same row are formed by cutting a continuous conductive strip.
  • the conductive strips are cut by laser at the locations of the spaces 23.
  • a conductive strip, intended to form the rear connection conductors 13 aligned with cells of the same row is cut beyond the connection zone of each conductor rear link 13 considered and its connection with an interconnection element 14, so as to break the electrical continuity between the rear link conductors 13 of two juxtaposed cells.
  • the front connecting conductors 12 aligned with cells belonging to the same row are formed by cutting a conductive strip.
  • the conductive strips are cut by laser at the locations of the spaces 22.
  • a conductive strip, intended to form the front connection conductors 12 aligned with cells of the same row is cut beyond the connection zone of each conductor front link
  • connection conductors 12 and 13 are formed by cutting after positioning the cells 1 between the conductive strips intended to form the conductors 12 and 13.
  • the aligned interconnection elements 14, arranged between two adjacent columns can be formed by cutting a continuous conductive strip.
  • a continuous conductive strip intended to form the interconnection elements 14 arranged between two adjacent conductors is cut, between two rows of cells, at the locations of the spaces 24, so as to break the electrical continuity between two rows of cells.
  • a row interconnection conductor 26 is placed on one side of the cell assembly (on the right in FIG. 18) to ensure the connection between the two rows of cells.
  • the row interconnection conductor 26 connects the rear link conductors 13 of the last cell of the first row to the front link conductors 12 of the last cell of the second row.
  • row interconnection conductors 26 are placed on the two sides of the cell assembly, so as to connect on the one hand the rear connection conductors 13 of the last cell of a row of odd order to the front connecting conductors 12 of the last cell of the next row and, on the other hand, the rear connecting conductors 13 of the first cell of a row of order even to the conductors connecting link 12 of the first cell of the next row.
  • two interconnection conductors with the exterior 27, placed on the other side of the assembly are respectively intended to ensure the connection of the front connection conductors 12 of the first cell of the first row and rear link connectors 13 of the first cell of the second row 12 with two connectors 15 for interconnection with the outside.
  • an interconnection conductor with the exterior 27 is arranged on each side of the cell assembly, so as to connect the two end cells of the assembly to the two connectors 15, c that is to say the front connecting conductors 12 of the first cell of the first row and the rear connecting conductors 13 of the last cell of the last row.
  • FIG. 19 shows in more detail, in section along BB, the connection between the connection zone of a front connection conductor 12 of a cell located at one end of the assembly and the interconnection conductor with the outside 27.
  • the connector 15 is formed, as in FIG. 15, by a metal rod 18 which is provided with a flat head and passes through an orifice of the rear glass substrate 11, in a leaktight manner.
  • the metal rod 18 is connected inside the assembly to the interconnection conductor with the outside 27 and is preferably fixed to the rear substrate 11 by elements 28 for bonding or welding, on the one hand and on the other side of the rear substrate.
  • the elements 28 are preferably made of mineral material whose softening in temperature allows the soldering between the connectors and the substrate during the sealing operation of the assembly.
  • the diameter of the holes drilled in the rear glass substrate 9 can range from 1 mm to 12 mm, more typically from 2 mm to 5 mm.
  • the metal rods 18 are preferably made of a material which is a good electrical conductor, for example copper. They are advantageously coated with a thin layer of a slightly oxidizable metal, for example nickel, silver or gold.
  • the module does not have interconnection conductors with the exterior 27, nor connectors 15.
  • the rear connection conductors 13 of the cell at one end of the assembly and the front connection conductors 12 linked to the cell at the opposite end of the assembly are then extended beyond the seal 16 and pass through it. These extended connecting conductors 12 and 13 then serve as connectors to the module.
  • the conductors 27 for connection with the outside can, as shown in FIG. 21, also serve as a connector 15 with the outside.
  • a thick ribbon for example having a thickness of 0.1 mm to 0.5 mm, typically 0.4 mm.
  • This thick ribbon is folded so as to form a U-shaped zone 29 passing through an orifice of the rear glass substrate 11, so as to ensure an interconnection with the outside.
  • the sealing of the passage of the tape through the orifice is ensured by a sealing glass.
  • Outputs of this type can be used to form intermediate outputs of the assembly between the connectors 15, in particular to allow protection of the cells by diodes. Indeed, the acceptable voltage by the protection diodes is limited to a few volts or a few tens of volts and a protection diode is generally provided every 6 to 8 cells, which requires the presence of intermediate outputs.
  • FIGS. 22 and 23 which illustrates a geometry which can be obtained when the connecting conductors 12 and 13 and the interconnection elements 14 are formed by cutting continuous conductive strips, residual elements, 30, 31 and 32 respectively, continuous conductive strips pass through the sealing joint 16. They are electrically isolated from the connection conductors and from the elements interconnection, respectively 12, 13 and 14, by spaces, respectively 33, 34 and 35.
  • a layer of mineral material is deposited on the conductive strips intended to form the rear connection conductors 13 in areas which are neither facing the cells 1 nor facing the elements of interconnection 14, so as to form stops 36 covering the locations of the spaces 23 of the rear connection conductors 13 and stops 37 covering the locations situated opposite the locations of the spaces 22 of the front connection conductors 12.
  • the material mineral constituting this layer can be an agglomerated mineral powder.
  • the stops 36 and 37 are intended to protect the conductive strips respectively arranged opposite the spaces 23 and 22 during the cutting of these by laser.
  • the interconnection elements 14 may consist of interconnection pads arranged between the connection zones of the connection conductors
  • connection conductors 12 and 13 to be connected may not be arranged opposite, as in FIG. 16, but be offset as illustrated in the variant of realization of figure 26.
  • FIG. 16 to 26 An assembly of photovoltaic cells according to Figures 16 to 26 can be fabricated as described below.
  • the two glass substrates 10 and 11 are prepared by depositing on their periphery a sealing frit 16 and precooking this deposit.
  • conductive strips of section equal to that of the future rear link conductors
  • a layer of mineral material intended to form the stops 36 and 37 is deposited after the installation of the photovoltaic cells, before the laying of the conductive strips intended to form the front connection conductors. 12 and the establishment of the front glass substrate 10.
  • the presence of the stops 36 and 37 allows easy cutting, by laser ablation, of the connecting conductors 12 and 13 at the points of interruption formed by the spaces 22 and 23 without risking damage the conductor opposite. Indeed, when cutting the rear connection conductors 13 by laser through the rear glass substrate 11, the laser beam cutting the conductive strip so as to form a space 23 between two rear connection conductors 13 is stopped by the stop 36 disposed above the location of this space on the conductive strip to be cut.
  • the area of the conductive strip intended to form the front connecting conductors 12 arranged opposite is thus protected.
  • the stop 37 disposed on the conductive strip intended to form the rear connection conductors 13 facing the location of the space 22 to be cut protects this conductive strip when the space 22 is cut through the substrate. glass before 10.
  • the conductive strips are cut with the laser after the clamps of the substrates have been put in place and before sealing firing.
  • the frit of the sealing glass is deposited on the rear glass substrate as in the previous example.
  • the connectors 15 and the elements 28 intended for sealing are then placed around the connectors 15.
  • the connectors 15 are covered with a thin layer of tin 2 ⁇ m thick.
  • first copper conductive strips of rectangular section are stretched on the rear substrate 11 with a spacing between the conductive strips which corresponds to the spacing between the rear connection conductors 1 3 of the cells 1.
  • the width of these conductive strips is 4 mm and their thickness is 0.10 mm.
  • second conductive copper strips, of rectangular section are stretched over the first strips and perpendicular to the first strips so as to place a second conductive strip at the locations provided between each pair of cells in the same row. The same is done to produce the interconnection conductors of rows 26 and interconnection with the exterior 27 at the end of the rows.
  • the width of these second conductive strips is 1.5 mm and their thickness is 0.3 mm.
  • the cells 1 are then deposited on the first conductive strips and between the second conductive strips.
  • Plots of a paste with a viscosity of 80,000 centipoise and composed of 80% by mass of an alumina load and 20% by mass of solvent are then deposited using a syringe dispenser on the first conductive strips between the second conductive strips and the cells 1 to form the stops 36 and 37.
  • Oblong studs 4 mm long, 1 mm wide and 200 ⁇ m thick are formed.
  • the solvent is for example an alcohol such as isopropanol.
  • third copper conductive strips of rectangular section are stretched over the cells 1 and the second conductive strips so as to have a third conductive strip vertically above each of the first conductive strips.
  • the width of these third conductive strips is 2 mm and their thickness is 0.13 mm.
  • the front glass substrate 10 is then deposited on the front connection conductors 12, this operation being carried out under a nitrogen atmosphere.
  • Clips are deposited around the glass substrates 10 and 11 to maintain a clamping force and form a prepared assembly.
  • the conductive strips are then cut flush with the substrates.
  • This prepared assembly is then placed on the belt of a conveyor oven, the atmosphere of which consists of nitrogen and is controlled by continuous nitrogen injection. The oven heats to 420 ° C in half an hour and maintains this temperature of 420 ° C for 5 minutes. The cooling zone of the oven then cools the prepared assembly in half an hour.
  • the clips are removed and the conductive strips are cut by laser to form the spaces 22 and 23, facing the pads 37 and 36, as well as the spaces 24 so as to delimit the connecting conductors 12 and 13 and interconnection elements 14.
  • the thickness of the glass substrates is reduced, which makes it possible to reduce the weight of the assembly.
  • Each glass substrate has a thickness of between 0.5 and 2mm, typically between 0.8 and 1.6mm and, preferably, 1.2mm.
  • the front 10 and rear 11 glass substrates preferably have the same thickness. Heat treatment operations, and in particular sealing, are more efficient and less costly because the mass of glass to be heated is lower.
  • the front glass substrate was toughened to resist impact, for example hail.
  • the front 10 and rear 11 glass substrates are not tempered. The mechanical resistance of the module, in particular, its impact resistance is nevertheless ensured by front 38 and rear 39 protective layers produced after the sealing operation, respectively on the external faces of the front and rear glass substrates.
  • the front protective layer 38 is transparent and can be formed by laminating a transparent polymer film, by spraying a transparent plasticizing primer or by fixing, for example by gluing or pinching, a sheet of tempered glass or a polymer sheet (polycarbonate, PMMA, etc.).
  • the rear protective layer 39 can be formed by laminating a polymer film, by spraying a plasticizing primer or by fixing, for example by bonding or pinching, of a polymer sheet (polyethylene, PVC, etc.). The final weight of the assembly is reduced by reducing the thickness of the glass substrates.
  • glass substrates 4mm thick can be replaced by glass substrates 10 and 11 1mm thick, a protective layer 38 before tempered glass 3mm thick and a rear protective layer 39 consisting of a polymer film, reducing the thickness of the glass layers of the assembly to 5mm, while ensuring good protection.
  • the rods 18a and 18b of FIG. 15 and 18 of FIG. 20 are advantageously provided with a head and can be produced in the form of screws, that is to say carry a thread over at least part of their length.
  • the diameter of the two holes drilled in the rear glass substrate 11 can range from 1 mm to 12mm, more typically from 2mm to 5mm.
  • a metal rod 18 has a diameter smaller than that of the bore from 0.1 mm to 2 mm.
  • the metal rods 18 are preferably made of a material which is a good electrical conductor, for example copper. They are advantageously coated with a thin layer of a slightly oxidizable metal, for example nickel, silver or gold. They can also receive two different layers, one located on the head of the rod to ensure good electrical contact with the connecting conductor, 13 or 19, associated and a second disposed on the body of the rod and the possible threading. to resist oxidation.
  • a rod 18 can, for example, consist of a copper body with a head covered with a thin layer of silver from 0.1 ⁇ m to 100 ⁇ m thick (typically 10 ⁇ m) and with a thread covered with a thin layer of nickel from 0.1 ⁇ m to 100 ⁇ m thick (typically 1 ⁇ m).
  • the seal between the rear glass substrate 11 and a rod 18 is obtained (FIGS. 28 and 29) by the seal 21 made of pre-sintered sealing glass.
  • the seal 21 is advantageously associated with a washer 40, made of nickel-plated copper.
  • Figure 29 illustrates the mounting of the rod 18 during the sealing operation.
  • the washer 40 the function of which is to press the sealing material against the underside of the rear glass substrate 11 and the rod 18, is then subjected to the action of a spring 41, itself maintained and compressed by a nut 42.
  • the spring 41 and the nut 42 are removed after the sealing operation.
  • a second washer 43 made of highly fusible conductive material, for example lead or a tin-lead alloy, can be added between the head of the rod 16 and the associated connecting electrode 11 or 19. This second washer 43 has the function of ensuring good electrical contact between the connecting electrode and the rod as well as improving the sealing of the assembly.
  • Figure 30 illustrates the assembly obtained after the sealing operation and completed with the elements necessary to make the external connection.
  • a terminal 44 to which connection wires 45 can be welded, is arranged around the external part of the rod.
  • the terminal 44 is preferably pressed against the washer 40 by a spring 46, itself held tight by any suitable device, for example by a nut 47 screwed onto the thread of the rod
  • a layer of pulverulent material is placed, after formation of the rear connection conductors 13, on the areas of the rear glass substrate 11 which are not covered by the rear connection conductors 13.
  • a reflective layer is arranged on the internal face of the rear glass substrate 11. This reflective layer reflects a significant part, often more than 50%, of the incident light which strikes the front. 'assembly between cells 1. Thanks to the reflective layer, the reflected light is partly redirected towards the sensitive surface of cells 1 and therefore participates in increasing the module conversion efficiency.
  • the reflective layer may in particular consist of the layer of pulverulent material mentioned above.
  • the force distribution layer or the reflective layer is preferably a very porous layer.
  • it consists of grains of a ceramic material, for example an oxide of aluminum, titanium, silica or any other oxide, of particle size such that the average diameter is between 0.3 ⁇ m and 20 ⁇ m, more typically between 0.6 ⁇ m and 8 ⁇ m.
  • the thickness of the layer is of the order of 5 ⁇ m to 50 ⁇ m, typically between 8 ⁇ m and 25 ⁇ m.
  • the reflective layer consists of a diffusing layer, which may be white, formed on the glass used to form the rear glass substrate 11.
  • the thickness of the reflective layer is of the order of magnitude of the thickness of the rear connection conductors 13.
  • the reflective layer can be deposited on the rear substrate before the prebaking of the sealing frit.
  • the essential advantage of an assembly according to the invention is a perfect seal which gives it a lifespan of several decades in humid environments.
  • the assembly according to the invention also makes it possible to produce modules with a very low production cost.
  • Another advantage of the assembly according to the invention lies in its high thermal conductivity, which allows the heat to be removed and a relatively low temperature maintained, which in turn makes it possible to maintain a good conversion efficiency of the photovoltaic cells.
  • the assembly according to the invention can be applied to the production of photovoltaic modules, then of solar generators, from square, rectangular or round photovoltaic cells and whose characteristic dimensions can range from a few centimeters to several tens of centimeters.
  • the cells are preferably square cells whose side is between 8cm and 30cm.
  • the invention is not limited to the particular embodiments described and shown above.
  • it applies to all types of photovoltaic cells, not only to silicon, monocrystalline or polycrisalline photovoltaic cells, but also to gallium arsenide cells, to cells formed by silicon ribbons, to cells with silicon balls formed by an array of silicon balls inserted in conductive sheets, or with photovoltaic cells formed by depositing and etching a thin layer of silicon, copper / indium / selenium or cadmium / tellurium on a substrate glass or ceramic.
  • the cells can be formed directly on the front glass substrate 10 on which the front connecting conductors 12 and the interconnection elements 14 have been previously formed.

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
  • Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Electromagnetism (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Computer Hardware Design (AREA)
  • Sustainable Development (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Computer Networks & Wireless Communication (AREA)
  • Computer Security & Cryptography (AREA)
  • Signal Processing (AREA)
  • Sustainable Energy (AREA)
  • Photovoltaic Devices (AREA)

Abstract

Les cellules photovoltaïques (1 a, 1 b) de l'assemblage sont disposées côte à côte entre des substrats de verre avant (10) et arrière (11) et connectées en série par des conducteurs de liaison avant (12) et arrière (13) et des éléments d'interconnexion (14). Les conducteurs de liaison peuvent être formés sur la face interne de chaque substrat de verre en regard de l'emplacement de chacune des cellules ou obtenus par découpe au laser, à travers les substrats de verre, de bandes conductrices préalablement tendues entre les cellules et les substrats de verre. Les éléments d'interconnexion électrique (14) sont disposés entre deux cellules (1) adjacentes pour connecter les conducteurs de liaison opposés associés à deux cellules adjacentes. Un joint de scellement (16), en matériau minéral, disposé entre les deux substrats de verre (10, 11 ), délimité un volume intérieur étanche à l'intérieur duquel sont disposées toutes les cellules (1 ). Le scellement est réalise entre 380°C et 480°C, pendant une durée inférieure a 30mn.

Description

Assemblage de cellules photovoltaïques et procédé de fabrication d'un tel assemblage
Assemblage de cellules photovoltaïques
Domaine technique de l'invention
L'invention concerne un assemblage de cellules photovoltaïques disposées côte à côte entre des substrats de verre avant et arrière et connectées en série par des conducteurs de liaison avant et arrière respectivement disposés de part et d'autre de chacune des cellules et comportant une zone de liaison dépassant d'un côté prédéterminé dudit emplacement, l'assemblage comportant des éléments d'interconnexion électrique disposés entre deux cellules adjacentes pour connecter les zones de liaison opposées des conducteurs de liaison avant et arrière respectivement associés à deux cellules adjacentes. L'invention concerne également un procédé de fabrication d'un tel assemblage.
Etat de la technique
Une cellule photovoltaïque est classiquement formée sur un substrat en silicium massif découpé sous forme de tranches de quelques centaines de microns d'épaisseur. Le substrat peut être constitué de silicium monocristallin, de silicium polycristallin ou de couches semiconductrices déposées sur un substrat de verre ou de céramique. Elle possède à sa surface un réseau d'électrodes étroites, généralement en argent ou en aluminium, destinées à drainer le courant vers une ou plusieurs électrodes principales de 1 à quelques millimètres de largeur, également en argent ou en aluminium. Chaque cellule fournit un courant dépendant de l'éclairement sous une tension électrique qui dépend de la nature du semiconducteur et qui est habituellement de l'ordre de 0,45V à 0,65V pour le silicium cristallin. Des tensions de 6V à plusieurs dizaines de volts étant habituellement nécessaires pour faire fonctionner des appareils électriques, un module photovoltaïque est généralement constitué par un assemblage de plusieurs cellules en série. Un module de 40 cellules fournit par exemple près de 24 volts. Selon les courants demandés, plusieurs cellules peuvent également être placées en parallèle. Un générateur peut ensuite être réalisé en y adjoignant éventuellement des accumulateurs, un régulateur de tension, etc ...
Pour fabriquer un module photovoltaïque, les cellules sont préparées, c'est-à- dire recouvertes d'un réseau d'électrodes et connectées entre elles par des rubans métalliques. L'ensemble ainsi formé est ensuite placé entre deux feuilles de polymère, elles-mêmes enserrées entre deux substrats de verre. L'ensemble est alors chauffé aux environs de 120°C pour ramollir fortement le polymère, le rendre transparent et assurer la cohésion mécanique du module.
Une cellule photovoltaïque au silicium cristallin ainsi préparée est illustrée à la figure 1 , en vue de dessus. La cellule 1 comporte sur la face avant d'un substrat de silicium, face supérieure qui constitue sa face sensible, un réseau d'électrodes en argent 2 destinées à drainer le courant vers des zones de connexion. Ces dernières sont constituées, sur la figure 1 , par deux électrodes, plus larges, constituant des bus collecteurs 3 perpendiculaires au réseau d'électrodes 2. Les électrodes 2 sont réalisées par dépôt d'une pâte d'argent selon le motif désiré, puis cuisson à haute température. Des rubans métalliques transversaux avant 4, constitués par une âme en cuivre et un dépôt superficiel d'un alliage étain-plomb, sont soudés avec un alliage étain-plomb sur les bus collecteurs 3 de la^ cellule. La face arrière de la cellule 1 comporte un second réseau d'électrodes, réseau généralement plus dense que le réseau d'électrodes 2 de la face avant. Le second réseau d'électrodes est, de manière analogue, relié à des rubans métalliques transversaux arrière 5 par l'intermédiaire de bus collecteurs.
Les figures 2 et 3 illustrent respectivement la face avant et la face arrière d'une cellule classique avant placement des rubans métalliques transversaux 4 et 5. Sur la face avant, les bus collecteurs 3 et des plots de soudure 6, répartis régulièrement le long des bus collecteurs 3, peuvent être déposés en même temps que le réseau d'électrodes 2, par exemple par sérigraphie du substrat de silicium. La face arrière de la cellule peut être recouverte d'une couche d'aluminium recouvrant pratiquement la totalité de la surface arrière et constituant le second réseau d'électrodes, des pistes de soudure 7 étant préalablement formées aux emplacements des bus collecteurs 3.
Les figures 4 et 5 illustrent respectivement la face avant et la face arrière d'une cellule classique après placement et fixation par soudure des rubans métalliques transversaux 4 et 5. Comme représenté à la figure 6, une couche de soudure 48 (étain/plomb) est préalablement déposée entre les rubans 4 et 5 et les pistes et les plots de soudure.
Ce type de procédé de fabrication implique une large consommation de pâte de soudure à base d'argent et d'aluminium, très coûteuse. De plus, les bus collecteurs 3 et les plots de soudure 6 provoquent un large taux d'ombre sur la face avant de la cellule, réduisant ainsi la puissance générée par celle-ci. De plus, le dépôt de la couche en aluminium sur la surface de la face arrière non couverte par les pistes de soudure 7 implique deux étapes de sérigraphie ou de métallisation bien alignées. La soudure elle-même est une opération coûteuse, mécaniquement compliquée, nécessitant le retournement de la cellule et pouvant entraîner des risques non négligeables de casse de la cellule. Il est, de plus, nécessaire de bien aligner les rubans métalliques transversaux 4 et 5 respectivement avec les bus collecteurs 3 de la face avant et avec les pistes de soudure 7 de la face arrière. En cas de mauvais alignement, la cellule risque d'être détruite lors de la soudure et le taux d'ombre sur la face avant peut être augmenté. Il est, par ailleurs, difficile de réaliser des soudures sur les mêmes positions sur les faces avant et arrière et les contacts déjà soudés sur une des faces risquent de se dessouder lors de la soudure sur l'autre face.
La figure 6 représente un module photovoltaïque comportant seulement deux cellules 1 pour simplifier le dessin. Les cellules 1 sont représentées en coupe selon l'axe AA de la figure 1. Les rubans 5 d'une première cellule 1a sont reliés aux rubans 4 de la cellule 1 b voisine. Si le module comporte plus de deux cellules, les rubans 5 de la cellule 1 b sont alors connectés aux rubans 4 de la cellule suivante, toutes les cellules étant ainsi connectées en série. En pratique, un ruban 5 d'une cellule et le ruban 4 associé de la cellule voisine sont constitués par un même ruban. Les rubans 4 et 5 des cellules d'extrémité servent de connecteurs vers l'extérieur. Deux feuilles de film polymère 8 et 9 sont disposées de part et d'autre de l'ensemble de cellules et insérées entre des substrats de verre avant 10 et arrière 10. Pour réduire le poids, certains modules ne comportent pas de substrat de verre sur la face arrière, celle-ci étant alors constituée par le film polymère 10.
Le film polymère a une quadruple fonction. Il assure tout d'abord la cohésion mécanique du module et forme une barrière contre l'humidité. II sert, par ailleurs, de couche d'adaptation d'indice entre le verre et le silicium, réduisant ainsi au maximum les pertes par réflexion de lumière aux interfaces. Enfin, il permet une évacuation de la chaleur, ce qui est essentiel car le rendement de conversion photovoltaïque décroît avec la température. Dans le document DE-A-4128766, les rubans métalliques transversaux sont remplacés par des conducteurs de liaison avant et arrière respectivement formés sur la face interne des substrats de verre avant 10 et arrière 1 1 en regard de l'emplacement de chacune des cellules. Les conducteurs de liaison sont ensuite soudés sur les cellules et sur des éléments d'interconnexion destinés à connecter les cellules en série. L'espace restant entre les substrats de verre est ensuite rempli par une résine organique
Tous les assemblages connus présentent une médiocre résistance à la diffusion de vapeur d'eau vers le silicium, ce qui dégrade le rendement de conversion des cellules en quelques années. On peut également noter une conduction thermique moyenne du polymère qui entraîne une augmentation de la température et une baisse du rendement. La soudure des rubans et l'assemblage des cellules constituent également un handicap car ce sont des opérations longues pouvant casser les cellules et entraîner un coût de production élevé.
Objet de l'invention
L'invention a pour but de remédier à ces inconvénients et, plus particulièrement, de fournir un assemblage de cellules photovoltaïques permettant d'écarter les problèmes de dégradation du rendement des cellules. L'assemblage doit, de préférence, avoir également un très bas coût de fabrication.
Selon l'invention, ce but est atteint par les revendications annexées et plus particulièrement par le fait que l'assemblage comporte un joint de scellement en matériau minéral, disposé entre les deux substrats de verre et délimitant un volume intérieur étanche à l'intérieur duquel sont disposées toutes les cellules
Selon un premier développement de l'invention, les conducteurs de liaison avant et arrière sont respectivement formés sur la face interne des substrats de verre avant et arrière, en regard de l'emplacement de chacune des cellules.
Selon un second développement de l'invention, l'assemblage comportant au moins une rangée de cellules photovoltaïques, les conducteurs de liaison arrière de toutes les cellules d'une rangée sont formés par découpe au laser d'une bande conductrice continue tendue entre les cellules et le substrat arrière, les conducteurs de liaison avant de toutes les cellules d'une rangée étant formés par découpe au laser d'une bande conductrice tendue entre les cellules et le substrat avant et parallèle à la bande conductrice formant les conducteurs de liaison arrière.
Un procédé de réalisation d'un assemblage selon l'invention comporte une opération de scellement de l'assemblage réalisée entre 380°C et 480°C, pendant une durée inférieure à 30mn.
Description sommaire des dessins
D'autres avantages et caractéristiques ressortiront plus clairement de la description qui va suivre de modes particuliers de réalisation de l'invention donnés à titre d'exemples non limitatifs, et représentés aux dessins annexés, dans lesquels : La figure 1 représente, en vue de dessus, une cellule photovoltaïque selon l'art antérieur.
Les figures 2 et 3 illustrent respectivement la face avant et la face arrière d'une cellule selon l'art antérieur avant placement de rubans métalliques transversaux. Les figures 4 et 5 illustrent respectivement la face avant et la face arrière d'une cellule selon l'art antérieur après placement des rubans métalliques transversaux.
La figure 6 représente, en coupe, un module photovoltaïque selon l'art antérieur comportant deux cellules selon la figure 1 , en coupe selon A-A. Les figures 7 et 8 illustrent respectivement la face avant et la face arrière d'un mode de réalisation particulier d'une cellule selon l'invention avant encapsulation.
La figure 9 représente, en coupe, un premier mode de réalisation d'un assemblage selon l'invention. Les figures 10 et 11 représentent respectivement, en vue de dessus, un substrat avant (figure 10) et un substrat arrière (figure 11) d'un assemblage selon la figure 9.
Les figures 12 et 13 illustrent des variantes de réalisation des conducteurs de liaison formés sur le substrat arrière d'un assemblage selon le premier mode de réalisation.
La figure 14 représente, en vue de dessus, un autre mode particulier de réalisation d'un assemblage selon l'invention.
La figure 15 représente, en coupe, une autre variante de réalisation d'un assemblage selon la figure 9. La figure 16 représente, en vue de dessus, la connexion de deux cellules d'un assemblage selon un second mode particulier de réalisation de l'invention.
La figure 17 représente, en coupe, une partie d'un assemblage selon la figure
16.
La figure 18 illustre, en vue de dessus, un module composé de 6 cellules. Les figures 19 et 20 représentent des détails du module selon la figure 18, en coupe respectivement selon B-B et selon C-C.
La figure 21 illustre une variante de réalisation d'un conducteur d'interconnexion avec l'extérieur. La figure 22 représente, en vue de dessus, un autre mode particulier de réalisation d'un assemblage selon l'invention.
La figure 23 représente, en coupe selon D-D, des détails du module selon la figure 22.
La figure 24 représente, en vue de dessus, une zone correspondant à deux cellules d'un mode particulier de réalisation d'un assemblage selon l'invention.
La figure 25 représente, en coupe selon E-E, des détails du module selon la figure 24.
La figure 26 illustre une variante de réalisation de l'assemblage selon la figure16. La figure 27 illustre une autre variante d'un assemblage selon l'invention.
Les figures 28 et 29 illustrent plus en détail le montage d'une tige à travers le substrat arrière d'un assemblage selon les figures 15 et 20.
La figure 30 illustre plus en détail la connexion externe d'un assemblage selon les figures 15 et 20.
Description de modes particuliers de réalisation.
Les figures 7 et 8 illustrent respectivement la face avant et la face arrière d'une cellule 1 selon l'invention avant encapsulation. La face avant comporte seulement le réseau d'électrodes 2 fines, de 50 à 120 μm de large. Les bus collecteurs 3 et les plots de soudure 6 peuvent être supprimés, ce qui permet de réduire la surface encombrée par la metallisation et, ainsi, d'augmenter l'absorption de la lumière et, en conséquence, le courant et la puissance générée par la cellule, tout en réduisant la consommation de métal utilisé, notamment de la pâte d'argent. La face arrière comporte un second réseau d'électrodes, généralement plus dense ou, comme représenté sur la figure 8, une couche métallique, de préférence en aluminium recouvrant pratiquement la totalité de la surface arrière, ce qui permet d'augmenter les performances de la cellule par la création d'un champ arrière. Les pistes de soudure 7 étant supprimés, le coût d'une cellule est ainsi diminué à la fois par réduction de la quantité d'argent nécessaire et par simplification du processus de fabrication. En effet, la totalité de la face arrière peut alors être métallisée en une seule étape. Par ailleurs, l'impact mécanique sur les cellules et le risque de casse de cellules, associé à la metallisation, par exemple par sérigraphie et séchage, par exemple dans un four, sont réduits.
L'assemblage selon la figure 9 comporte, comme le module de la figure 6, des cellules photovoltaïques 1 adjacentes insérées entre des substrats de verre avant 10 et arrière 11. Seules deux cellules 1a et 1 b, du type représenté aux figures 7 et 8, sont représentées sur la figure 9 pour des raisons de clarté.
Un réseau de conducteurs de liaison avant 12, destinés à remplir les fonctions des rubans métalliques transversaux avant 4, est formé sur le substrat de verre avant 10. Au moins un conducteur de liaison avant 12 est disposé en regard de l'emplacement de chaque cellule 1. Les conducteurs de liaison avant 12 comportent une zone de liaison qui dépasse d'un côté de l'emplacement de la cellule 1 correspondante, sur la gauche dans le mode de réalisation représenté sur la figure 9. Cependant la distance séparant deux cellules adjacentes est telle que deux conducteurs de liaison avant 12 adjacents, c'est-à-dire associées à deux cellules adjacentes, ne sont pas en contact. De manière analogue, un réseau de conducteurs de liaison arrière 13, destinés à remplir les fonctions des rubans métalliques transversaux arrières 5, est formé sur le substrat de verre arrière 11. Au moins un conducteur de liaison arrière 12 est disposé en regard de l'emplacement de chaque cellule 1. Les conducteurs de liaison arrière 13comportent chacun une zone de liaison qui dépasse de l'autre côté de l'emplacement de la cellule 1 correspondante, c'est-à-dire sur la droite dans le mode de réalisation représenté sur la figure 9. Il n'y a pas de contact entre deux conducteurs de liaison arrière 13 adjacents.
L'assemblage comporte également des éléments 14 d'interconnexion électrique, destinés à relier électriquement, entre deux cellules adjacentes (1 a et 1 b, etc.), les zones de liaison opposées des conducteurs de liaison avant
12 et arrière 13 associés à deux cellules adjacentes et respectivement formées sur les substrats de verre avant 10 et arrière 11 . Des connecteurs 15 d'interconnexion avec l'extérieur sont disposés sur les zones de liaison externes des conducteurs de liaison avant 12 et arrière 13 des cellules d'extrémité de l'assemblage pour permettre la connexion de l'assemblage avec l'extérieur.
Les éléments d'interconnexion électrique 14 entre les électrodes de liaison des substrats de verre avant et arrière doivent permettre la conduction électrique la plus élevée possible. Dans un mode de réalisation préférentiel, ils ont la forme de plots de 1 mm2 à 100mm2 de section. Les plots sont de préférence cylindriques, de 1 mm à 10mm de diamètre, plus typiquement de 2mm à 4mm. Ils peuvent être obtenus par dépôt d'une pâte contenant un matériau conducteur en poudre. Le matériau conducteur peut être constitué par des grains d'argent ou d'alliage d'argent liés par un liant minéral, tel qu'une phase vitreuse. Le liant peut également comporter un composé métallique fusible, qui assure une bonne conduction entre les grains d'argent ou d'alliage d'argent, et éventuellement une petite fraction d'un liant minéral tel qu'une phase vitreuse. À titre d'exemple, les plots peuvent être formés à partir d'un mélange de particules d'argent et de particules d'un verre tel qu'un borosilicate de bismuth ou d'un mélange de particules d'argent et de particules d'un alliage étain-plomb. Les plots peuvent aussi être constitués par un mélange de particules métalliques (au moins 20%), d'un liant minéral (au plus 40%) et d'un métal (au plus 80%) choisi parmi le plomb, l'étain ou un alliage partiellement fusible à moins de 450°C. Ils peuvent encore être constitués par un alliage métallique dont au moins une fraction est fondue avec un équilibre entre les phases liquide et solide à la température d'utilisation, c'est-à-dire à la température de l'opération de scellement ultérieure, comprise entre 380°C et 480°C. Un tel alliage peut, par exemple, être un alliage étain-plomb-argent, étain-plomb-cuivre ou étain-plomb-zinc. La présence dans la composition d'une fraction d'un alliage fusible à basse température permet d'écraser le plot et de le ramener à la hauteur désirée lors de l'opération de scellement, sans exercer de force importante sur le plot.
Un joint 16 en matériau minéral est disposé entre les substrats de verre avant
10 et arrière 1 1 , à la périphérie de l'assemblage, de manière à délimiter un volume intérieur étanche à l'intérieur duquel sont disposées toutes les cellules 1. Le ramollissement en température du matériau minéral constituant le joint 16 permet de sceller ensemble les substrats de verre avant 10 et arrière 1 1. Le joint de scellement 16 a une épaisseur de plusieurs centaines de microns, qui dépend surtout de l'épaisseur des substrats de silicium constituant les cellules 1 , à laquelle s'ajoute l'épaisseur des conducteurs de liaison avant 12 et arrière 13 formés respectivement sur les substrats de verre avant et arrière.
Le joint de scellement 16 a, de préférence, une largeur comprise entre 2mm et
10mm, plus typiquement entre 3mm et 5mm. Il est, de préférence, constitué par un verre de scellement dont la température de ramollissement est aussi basse que possible et dont le ramollissement en température permet la soudure du substrat avant 10 sur le substrat arrière 1 1 . Ce type de produit est classique dans l'industrie des écrans de visualisation à plasma ou des tubes à rayons cathodiques. Il s'agit, par exemple, d'un silicate de plomb ou d'un borosilicate de plomb contenant éventuellement quelques éléments d'addition. Le verre de scellement est, de préférence, du type non cristallisable, bien que cela ne soit pas absolument nécessaire. La granulométrie de la fritte du verre de scellement est telle que le diamètre moyen est compris entre 2μm et 100μm, plus typiquement entre 6μm et 40μm.
Le joint 16 est déposé sur l'un des substrats de verre ou sur les deux substrats de verre 10 et 11 , selon un chemin décrit ci-dessous, c'est-à-dire soit le long des quatre côtés soit, généralement, le long de trois côtés de l'assemblage et en retrait sur un quatrième côté. L'épaisseur du joint 16 est de 0,2mm à 1 mm et dépend de l'épaisseur des cellules 1 et des conducteurs de liaison 12 et 13.
Au cours de l'opération de scellement, qui a lieu entre 380°C et 480°C pendant une durée inférieure à 30 minutes, le matériau du joint de scellement 16 se ramollit fortement et rend le volume intérieur au joint de scellement étanche vis- à-vis de l'extérieur. Toute diffusion d'eau vers l'intérieur du module sera interdite pendant toute la durée de vie du module. La pression du volume intérieur est de l'ordre d'une atmosphère à la température de scellement. La pression finale, après refroidissement à la température ambiante, est inférieure, par exemple de l'ordre de 400millibars environ. Une dépression vis-à-vis de l'extérieur se forme donc automatiquement à l'intérieur de l'assemblage et entraîne l'application d'une force par les substrats de verre 10 et 11 sur les cellules 1. Cette force assure un excellent contact entre les cellules 1 et les conducteurs de liaison avant 12 et arrière 13 déposés sur les substrats de verre sans qu'il soit nécessaire de disposer une soudure entre les cellules 1 et les conducteurs de liaison. Ce procédé de fabrication permet d'éliminer tous les éléments nécessaire à la soudure tout en assurant un degré élevé de protection des cellules
Selon un développement de l'invention, le volume intérieur étanche compris entre les deux substrats de verre 10 et 1 1 est rempli, lors de l'opération d'assemblage, par un mélange d'un ou plusieurs gaz neutres, choisis parmi l'azote, l'hélium, le néon ou l'argon. Le mélange peut également comporter de l'hydrogène ou du méthane. La présence d'une telle atmosphère neutre ou réductrice permet de conserver aux cellules 1 en silicium un excellent rendement de conversion. Typiquement, et pour éviter les risques dus à la présence d'hydrogène ou de méthane, le mélange comporte moins de 8% d'hydrogène ou de méthane.
La figure 10 représente une vue de dessus du substrat de verre avant 10 avec des conducteurs de liaison avant 12. Deux cellules 1 a et 1 b sont représentées en pointillés. Un conducteur de liaison avant 12, déposé sur le substrat de verre avant 10, est positionné de façon à venir en contact avec la face avant de la cellule 1 correspondante et comporte une zone de liaison dépassant d'un côté de la cellule (à gauche sur la figure 10) pour assurer le contact avec un élément d'interconnexion 14 ou, pour la cellule située à l'extrémité gauche de l'assemblage, avec l'extérieur par un connecteur 15 d'interconnexion avec l'extérieur.
De manière analogue, la figure 1 1 représente une vue de dessus du substrat de verre arrière 1 1 avec des conducteurs de liaison arrière 13 et deux cellules 1 a et
1 b représentées en pointillés. Une conducteur de liaison arrière 13, déposé sur le substrat arrière 1 1 , est positionné de façon à venir en contact avec la face arrière de la cellule 1 correspondante et comporte une zone de liaison dépassant d'un côté de la cellule (à droite sur la figure 5) pour assurer le contact avec un élément d'interconnexion 14 ou, pour la cellule située à l'extrémité droite de l'assemblage, avec l'extérieur par un connecteur 15 d'interconnexion avec l'extérieur.
Dans le mode de réalisation particulier des figures 9 à 11 , le joint 16 est localisé à la périphérie de la surface commune aux deux substrats de verre 10 et 11. Il est ainsi disposé sur la périphérie de chacun des substrats de verre sauf sur un côté (le côté gauche pour le substrat de verre avant 10 et le côté droit pour le substrat de verre arrière 11 ), afin de permettre l'accès depuis l'extérieur aux connecteurs 15 de liaison avec l'extérieur. Les zones de liaison des conducteurs de liaison 12 ou 13 des cellules d'extrémité font ainsi saillie vers l'extérieur au-delà du joint 16.
Le motif du réseau de conducteurs de liaison avant 12 formés sur le substrat de verre avant 10 d'une cellule 1 peut être quelconque. La surface couverte par les électrodes de liaison 12 doit cependant être minimale, de façon à conserver une transmission optique maximale pour le substrat avant. Par ailleurs, la conduction doit être aussi élevée que possible pour réduire les pertes ohmiques. Chaque cellule 1 comporte au moins conducteurs de liaison avant 12, deux conducteurs de liaison 12 parallèles dans le mode de réalisation représenté à la figure 10.
Dans un mode de réalisation particulier, les conducteurs de liaison avant 10 ont chacune une largeur généralement comprise entre 0,2mm et 5mm, plus typiquement comprise entre 1 ,5mm et 3mm.
Le motif du réseau de conducteurs de liaison arrière 13 formés sur le substrat de verre arrière 1 1 peut être du même type que le motif du réseau de conducteurs de liaison avant. Sur la figure 11 , par exemple, chaque cellule 1 comporte deux conducteurs de liaison arrière 13 parallèles. Cependant, lorsque la face arrière n'est pas active optiquement, il n'y a pas de contrainte sur la transmission optique du substrat de verre arrière et le motif du réseau de conducteurs de liaison arrière est choisi de manière à ce que la conduction soit maximale. Selon une première variante de réalisation, la largeur des conducteurs de liaison arrière 13 est élevée, chaque conducteurs de liaison arrière 13 pouvant, par exemple, avoir une largeur comprise entre 3mm et 10 mm, plus typiquement comprise entre 3mm et 5 mm.
Selon une seconde variante de réalisation représentée à la figure 12, la densité du réseau de conducteurs de liaison arrière 13, c'est-à-dire le nombre de conducteurs de liaison arrière 13 par cellule 1 , est plus élevée. Ainsi sur la figure
12 le réseau de conducteurs de liaison arrière 13 est plus dense. Chaque conducteur de liaison arrière 13 a une faible largeur, comprise entre 0,5mm et 3mm, plus typiquement entre 1mm et 2mm, avec un pas de 1 mm à 10mm, plus typiquement de 2mm à 4mm. Les conducteurs de liaison arrière 13 sont alors court-circuitées par une électrode collectrice 17 qui vient en contact avec les éléments d'interconnexion 14 ou un connecteur 15 d'interconnexion avec l'extérieur. Dans ce cas, un seul connecteur 15 d'interconnexion avec l'extérieur est nécessaire sur le substrat de verre arrière 11.
Selon une troisième variante de réalisation, représentée à la figure 13, un conducteurs de liaison arrière 13' couvre la totalité ou la presque totalité de la surface de l'emplacement d'une cellule 1.
Les substrats de verre 10 et 11 sont, de préférence, constitués par un verre sodo-calcique de 1 ,6 à 6mm d'épaisseur, une valeur typique étant de 3 à 4mm pour le substrat de verre avant 8 et de 2 à 4mm pour le substrat de verre arrière 11. Le verre est avantageusement un verre clair ou extra blanc, c'est-à-dire contenant peu de fer, car la transmission optique d'un tel verre est optimale. Le verre peut également avoir subi une trempe thermique afin d'augmenter sa résistance mécanique.
Les conducteurs de liaison avant 12 et arrière 13 peuvent être réalisés en argent ou en un alliage riche en argent selon un procédé classique dans l'industrie des écrans de visualisation, des panneaux à plasma en particulier. Ce procédé classique comprend le dépôt du motif désiré à partir d'une pâte d'argent, puis la cuisson entre 400°C et 600°C. L'épaisseur des conducteurs de liaison avant 12 et arrière 13 est comprise entre 2μm et 15μm, plus typiquement entre 4μm et 7μm.
Selon une variante de réalisation, le procédé classique connu, décrit ci-dessus, est modifié et la cuisson suivant le dépôt d'une pâte d'argent est effectuée à une température comprise entre 620°C et 660°C. Une telle cuisson, suivie d'un refroidissement rapide comme cela est pratiqué pour les trempes thermiques, permet de réduire la durée du cycle thermique, de réduire très fortement la résistivité du matériau d'électrodes ainsi que d'obtenir le durcissement du verre par trempe thermique. En conséquence, il est alors possible de ne pas tremper le verre des substrats 10 et 11 avant le dépôt des conducteurs de liaison.
Dans une variante particulière de réalisation, la cuisson est complétée par une opération de recharge des conducteurs de liaison par voie chimique ou électrochimique. L'opération de recharge est notamment connue dans le domaine des circuits imprimés. Elle consiste, classiquement, à déposer une ou plusieurs couches d'un métal ou d'un alliage métallique sur les conducteurs existants en argent ou en alliage d'argent. Cette méthode permet de déposer des conducteurs en argent peu épais, donc de réduire le coût du matériau argent. Cette variante permet aussi de procéder à une cuisson à basse température des conducteurs en argent pour dégrader les liants organiques initialement contenus dans la pâte d'argent. Elle n'impose pas de cuisson haute température de la pâte d'argent, bien qu'elle soit compatible avec une telle cuisson. Elle permet enfin, par recharge chimique ou électrochimique, d'augmenter fortement la conductivité des conducteurs et éventuellement de les recouvrir d'une couche de protection. L'avantage tiré de cette méthode est donc une forte réduction du coût et une amélioration des performances des conducteurs.
On peut, par exemple, déposer et cuire des conducteurs de liaison en argent d'une épaisseur cuite de 2μm à 3μm, déposer ensuite une couche de cuivre par voie chimique comme il est classique de le faire pour les circuits imprimés, et enfin déposer, toujours par voie chimique, une mince couche de protection en nickel ou en argent. L'épaisseur de cuivre déposé peut varier de 2μm à plus de 100μm, une valeur typique étant de 50μm. L'épaisseur de nickel ou d'argent déposé pourra varier de 0.1 μm à plus de 2 μm, une valeur typique étant de 1 μm.
Selon une autre variante de l'invention, les conducteurs de liaison avant 12 et arrière 13 peuvent également être réalisés par une technologie de type couche mince, classiquement utilisée pour la réalisation des électrodes des panneaux de visualisation à plasma. Le matériau peut alors être un matériau multicouche composé d'une couche d'accrochage comme du chrome, une couche de conduction comme du cuivre puis éventuellement une couche de protection, par exemple du nickel ou de l'argent.
La figure 14 illustre, en vue de dessus, un autre mode particulier de réalisation d'un assemblage selon l'invention. Il se distingue du mode de réalisation des figures 9 à 11 par la localisation des connecteurs d'interconnexion avec l'extérieur sur le substrat de verre arrière 11. Les connecteurs 15' de liaison avec l'extérieur des conducteurs de liaison arrière 13 associés à la cellule (1b) la plus à droite sont disposés sur un côté de l'assemblage qui est perpendiculaire au côté de sortie des connecteurs 15 de liaison avec l'extérieur des conducteurs de liaison avant 12 associés à la cellule (1a) la plus à gauche de l'assemblage. Le joint de scellement 16 est, comme précédemment, disposé à la périphérie de la surface commune aux deux substrats.
Selon un autre mode de réalisation, représenté à la figure 15, les connecteurs 15 d'interconnexion avec l'extérieur sont formés par deux tiges métalliques 18 qui traversent des orifices du substrat de verre arrière 11 , de manière étanche, et qui sont connectées à l'intérieur de l'assemblage aux conducteurs de liaison 12 et 13 des cellules 1 extrêmes de l'assemblage. Sur la figure 15, les substrats de verre 10 et 11 ont la même dimension et sont disposés face à face. Une première tige métallique 18a établit le contact avec un conducteur de liaison arrière 13 associé à la cellule 1 la plus à droite de l'assemblage. Pour établir le contact avec une électrode de liaison 12 de la cellule 1 la plus à gauche de l'assemblage, un conducteur de liaison additionnel 19 est formé sur le substrat arrière 11 autour de l'un des orifices. Il permet de reporter le contact avec le conducteur de liaison avant 12, formé sur le substrat de verre avant 10, sur le substrat de verre arrière 11 , par l'intermédiaire d'un élément d'interconnexion additionnel 20, analogue aux éléments d'interconnexion 14. Une seconde tige métallique 18b sert à établir et à sortir le contact avec le conducteur de liaison additionnel 19. Un joint 21 d'étanchéité en matériau minéral, par exemple du même type que le joint 16, est réalisé entre les tiges et le substrat arrière (figures 28 et 29). L'étanchéité est obtenue par ramollissement du matériau lors de l'opération ultérieure de scellement de l'assemblage.
La fabrication d'un assemblage selon le premier mode de réalisation, dans lequel les conducteurs de liaison sont formés sur les substrats de verre, va être décrit plus en détail ci-dessous, pour la réalisation d'un assemblage contenant 8 cellules photovoltaïques 1 de 12,5cm x 12,5 cm et de 200μm. d'épaisseur.
On dispose de deux substrats de verre de 550mm x 275mm, par exemple en verre sodo-calcique. L'un d'eux, destiné à constituer le substrat de verre avant
10 est, de préférence, en verre sodo-calcique clair, c'est-à-dire contenant peu de fer. L'épaisseur des substrats de verre est, de préférence, comprise entre 2mm et 4mm (par exemple 3mm). Au-dessus de ces valeurs, le poids devient trop important, tandis qu'au-dessous, les substrats sont trop fragiles. Dans le mode de réalisation particulier de la figure 15, le substrat de verre arrière est percé de deux orifices de 4mm de diamètre pour le passage des tiges 18.
Pour réaliser les conducteurs de liaison sur les substrats de verre 10 et 1 1 , on prépare un mélange d'une poudre de verre et de 80% à 97% d'une poudre d'argent, d'un alliage d'argent, de cuivre nickelé ou de cuivre argenté. La poudre de verre est, de préférence, constituée par du silicate de plomb de granulométrie moyenne comprise entre 0,3μm et 3μm (de préférence 0,5μm), à 12% à 20% (de préférence 15%) de silice. La poudre d'argent a une granulométrie moyenne comprise entre 0,5μm et 2μm (de préférence 1 μm). Ce mélange de poudres est mis en suspension dans une solution, constituée de propylène glycol ou de butylène glycol, additionnée d'éthyl-cellulose. La pâte a une viscosité de 5000 centipoises à 200.000 centipoises (de préférence de l'ordre de 20.000 centipoises).
Les conducteurs de liaison sont déposés sur les substrats de verre 10 et 1 1 par sérigraphie. Ils sont déposés selon un motif constitué de bandes de longueur voisine ou légèrement supérieure à la largeur d'une cellule 1 , par exemple de 130 mm de long, sur le substrat de verre avant 10. Le nombre de bandes associées à chaque cellule 1 est compris entre 2 et 10, la largeur d'une bande étant fonction de la densité du motif choisi. La largeur d'une bande peut ainsi être de l'ordre de 2mm pour un motif à 2 bandes et de l'ordre de 0,2mm pour un motif à 10 bandes. Sur le substrat de verre arrière 11 , on peut réaliser une surface pleine de 120 x 120 mm par cellule (figure 13), 2 bandes d'environ 5mm de large (figure 11 ), 10 bandes d'environ 1 mm de large ou un réseau fin plus dense avec des bandes de 0,2mm à 0,3mm de large (figure 12). Dans le mode de réalisation particulier de la figure 15, un conducteur de liaison additionnel 19 est déposé sur le substrat de verre arrière 11 autour de l'un des orifices. Après séchage à 140°C pendant 10 minutes dans un four à air chaud, l'épaisseur sèche des conducteurs de liaison est comprise entre 5μm et 15μm (de préférence 12μm).
Les substrats de verre sont ensuite cuits afin de faire adhérer les conducteurs de liaison sur les substrats et de brûler les composants organiques contenus dans le dépôt. Cette cuisson est effectuée à une température de 450°C à
680°C, pendant 10 minutes, et est éventuellement suivie d'une trempe thermique (à plus de 600°C) qui confère aux substrats de verre une grande résistance mécanique. Dans le cas où une opération de recharge est prévue, l'épaisseur sèche est de préférence plus faible, par exemple de l'ordre de 3μm. La recharge des conducteurs de liaison est alors réalisée par dépôt chimique, par exemple de 50μm de cuivre et de 1 μm d'argent. Une couche réfléchissante peut éventuellement être réalisée sur la face interne du substrat de verre arrière 11 , sur les zones non recouvertes par les électrodes de liaison.
Pour réaliser les éléments d'interconnexion 14 et 20, on prépare ensuite un mélange à 60% à 80% d'une poudre de cuivre nickelé, d'argent ou de cuivre argenté, de granulométrie moyenne comprise entre 0,5μm et 5μm, et 40% à 20% d'une poudre de métal fusible (plomb ou étain-plomb) ou de verre à bas point de fusion (silicate de plomb, par exemple). Ce mélange de poudres est mis en suspension dans une solution constituée de propylène glycol additionné d'éthyl-cellulose. La pâte a une viscosité de 50.000 à 200.000 centipoises (de préférence 100.000 centipoises). On dépose la pâte par sérigraphie sur les substrats de verre, de préférence sur le substrat de verre arrière 11 seulement, sous la forme de plots de 1 mm à 5mm de diamètre (par exemple 3mm) disposés aux emplacements appropriés. On sèche ensuite ces plots à 140°C pendant 10 minutes dans un four à air chaud. Les plots ont alors une épaisseur sèche de l'ordre de 200μm, pour une cellule de 175μm à 300μm d'épaisseur, si la pâte a été déposée sur les deux substrats de verre et de l'ordre de 380μm si elle n'a été déposée que sur le substrat de verre arrière.
On dépose ensuite la fritte du verre de scellement destiné à former le joint 16. Pour cela on utilise une poudre d'une fritte de scellement de type non cristallisable sur la base d'une composition de borosilicate de plomb, de granulométrie moyenne comprise entre 5μm et 100μm (12μm par exemple) et dont la température de ramollissement est de 380°C. On met cette fritte en suspension dans une solution constituée de propylène glycol additionné d'éthyl- cellulose. La pâte a une viscosité de l'ordre de 40.000 centipoises. On dépose un cordon de pâte à l'aide d'une seringue à la périphérie du substrat de verre arrière (figure 15), sauf sur un côté où le cordon est déposé à 5 mm du bord dans les modes de réalisation représentés aux figures 9 à 14. Dans une variante de réalisation, la pâte est déposée sur les deux substrats. Ceci implique néanmoins que les deux substrats soient ensuite séchés et cuits, ce qui est plus coûteux. On sèche ensuite le cordon ainsi formé à 140°C pendant 10 minutes dans un four à air chaud. L'épaisseur sèche du cordon est fonction de l'épaisseur des cellules 1 , typiquement comprise entre 300μm et 400 μm et sa largeur est comprise entre 3 mm et 6mm. On cuit alors le substrat de verre arrière à 400°C pendant 10 minutes. On place ensuite les cellules 1 sur le substrat de verre arrière 1 1. Dans le mode de réalisation particulier de la figure 15, le montage des connexions à travers le substrat est alors réalisé (figure 29). On introduit, de préférence, cet ensemble dans un volume dont l'atmosphère est un mélange d'azote et d'hydrogène comportant de 0% à 8% d'hydrogène et dans lequel on positionne le substrat de verre avant 8. On place des pinces sur la périphérie de l'assemblage de façon à appliquer une force d'écrasement sur le cordon de scellement. L'ensemble est alors porté à une température comprise entre 410°C et 460°C pendant 10 minutes de façon à sceller les deux substrats. Dans une variante de réalisation, l'ensemble est assemblé à l'air avant d'être introduit dans un four dans lequel on crée un vide à 10 millibars et que l'on remplit ensuite d'un mélange d'azote et d'hydrogène avant chauffage. Après refroidissement, on retire les pinces. L'assemblage est alors prêt à être intégré dans un générateur.
Dans le mode particulier de réalisation représenté à la figure 16, les conducteurs de liaison 12 et 13 ne sont pas formés sur les substrats de verre. Les conducteurs de liaison arrière 13 de toutes les cellules d'une rangée de l'assemblage sont formés par découpe au laser de bandes conductrices continues tendues entre les cellules 1 et le substrat arrière 1 1 . De manière analogue, les conducteurs de liaison avant 12 de toutes les cellules d'une rangée sont formés par découpe au laser de bandes conductrices tendues entre les cellules et le substrat avant 10 et parallèle aux bandes conductrices formant les conducteurs de liaison arrière. Deux conducteurs 12 associés à des cellules adjacentes et formé par découpe d'une bande conductrice sont alignés et séparés par un espace 22. Il n'y a donc pas de continuité électrique entre les conducteurs 12 associés à deux cellules adjacentes. De manière analogue, deux conducteurs 13 associé à deux cellules adjacentes sont alignés et séparés par un espace 23. Comme précédemment, un joint de scellement 16 est disposé entre les substrats de verre avant 10 et arrière 11 , à la périphérie de l'assemblage, de manière à délimiter un volume intérieur étanche à l'intérieur duquel sont disposées toutes les cellules 1. Comme précédemment, une dépression vis-à- vis de l'extérieur se forme automatiquement à l'intérieur de l'assemblage au cours de l'opération de scellement et entraîne l'application d'une force par les substrats de verre 10 et 11 sur les conducteurs de liaison 12 et 13. Ces conducteurs de liaison 12 et 13 appuient à leur tour sur les éléments d'interconnexion 14 et les cellules 1. Cette force assure un excellent contact entre les éléments d'interconnexion 14 et les conducteurs de liaison 12 et 13 d'une part, et entre les cellules 1 et les conducteurs de liaison 12 et 13 d'autre part. Dans le cas ou un matériau de soudure a été déposé sur la surface des éléments d'interconnexion 14, par exemple de l'étain ou un alliage étain-plomb ou étain-plomb-argent, une soudure est obtenue entre les conducteurs de liaison 12 et 13 et les éléments d'interconnexion 14.
Un assemblage peut comporter plusieurs conducteurs de liaison arrière 13 par cellule 1 , typiquement 2 à 5 conducteurs pour des cellules de dimensions comprises entre 100 mm x 100 mm et 200 mm x 200 mm, et plusieurs conducteurs 12 par cellule 1 , typiquement 2 à 5 conducteurs pour des cellules de dimensions comprises entre 100 mm x 100 mm et 200 mm x 200 mm.
Les conducteurs de liaison arrière 13 sont formés d'un conducteur métallique plat, en général du cuivre, éventuellement recouvert d'un autre métal comme de l'étain ou de l'argent, ou des alliages étain-plomb ou étain-plomb-argent. La largeur de ces conducteurs sera comprise entre 0,5 et 8 mm, typiquement 4 mm. Leur épaisseur sera comprise entre 0,05 et 0,3 mm, typiquement 0,10 mm. Les conducteurs de liaison avant 12 sont formés d'un conducteur métallique plat, en général du cuivre, éventuellement recouvert d'un autre métal comme de l'étain ou de l'argent, ou des alliages étain-plomb ou étain-plomb-argent. La largeur de ces conducteurs sera comprise entre 0,5 et 5 mm, typiquement 2 mm. Leur épaisseur sera comprise entre 0,05 et 0,3 mm, typiquement 0,12 mm.
Des éléments d'interconnexion 14 sont, comme précédemment, disposés entre deux cellules adjacentes de manière à relier électriquement la zone de liaison d'un conducteur de liaison avant 12associé à une cellule 1a et la zone de connexion d'un conducteur de liaison arrière 13 associé à une cellule 1 b adjacente (figures 16 et 17). Sur la figure 16, un conducteur de liaison avant 12 et un conducteur de liaison arrière 13 sont disposés en vis-à-vis, de part et d'autre de chaque cellule 1 , le conducteur de liaison 13 faisant saillie vers la droite de la cellule et le conducteur de liaison 12 vers la gauche. Les éléments d'interconnexion 14 sont formés d'un conducteur métallique plat, en général du cuivre, éventuellement recouvert d'un autre métal comme de l'étain ou de l'argent, ou des alliages étain-plomb, étain-argent ou étain-plomb-argent. La largeur des éléments d'interconnexion 14 sera comprise entre 0,5 et 5 mm, typiquement 1 ,5 mm. Leur épaisseur dépend de l'épaisseur des cellules 1 et sera généralement comprise entre 0,15 mm et 0,5 mm, typiquement 0,3 mm.
Dans le mode de réalisation représenté à la figure 16, chaque cellule est associée à deux conducteurs de liaison avant 12 et à deux conducteurs de liaison arrière 13. Les conducteurs de liaison avant 12 associés à une même cellule sont interconnectés électriquement par l'intermédiaire de l'élément d'interconnexion 14 auquel leurs zones de liaison respectives sont connectées. Il en va de même pour les conducteurs 13 associés à une même cellule. La figure 18 montre un exemple d'assemblage de six cellules en deux rangées de trois cellules, constituant ainsi trois colonnes de deux cellules. Dans le mode de réalisation représenté à la figure 18, les zones de liaison des conducteurs de liaison arrière 13 des cellules de la première rangée sont disposées sur la droite de la cellule, comme sur la figure 16, tandis que les zones de liaison des conducteurs de liaison arrière 13 des cellules de la seconde rangée sont disposées sur la gauche de la cellule. Des éléments d'interconnexion 14 sont disposés entre deux colonnes. Deux éléments d'interconnexion 14 associés à des cellules adjacentes d'une même colonne sont alignés et séparés par un espace 24.
Les conducteurs de liaison arrière 13 alignés des cellules appartenant à une même rangée sont formés par découpe d'une bande conductrice continue. Les bandes conductrices sont découpées par laser aux emplacements des espaces 23. Ainsi, une bande conductrice, destinée à former les conducteurs de liaison arrière 13 alignés de cellules d'une même rangée, est découpée au-delà de la zone de liaison de chaque conducteur de liaison arrière 13 considéré et de sa connexion avec un élément d'interconnexion 14, de manière à rompre la continuité électrique entre les conducteurs de liaison arrière 13 de deux cellules juxtaposées. De la même façon, les conducteurs de liaison avant 12 alignés des cellules appartenant à une même rangée sont formés par découpe d'une bande conductrice. Les bandes conductrices sont découpées par laser aux emplacements des espaces 22. Ainsi, une bande conductrice, destinée à former les conducteurs de liaison avant 12 alignés de cellules d'une même rangée, est découpée au-delà de la zone de liaison de chaque conducteur de liaison avant
12 considéré et de sa connexion avec un élément d'interconnexion 11 , de manière à rompre la continuité électrique entre les conducteurs de liaison avant 12 de deux cellules juxtaposées. La formation des conducteurs de liaison 12 et 13 s'effectue par découpe après positionnement des cellules 1 entre les bandes conductrices destinées à former les conducteurs 12 et 13.
De manière analogue, les éléments d'interconnexion 14 alignés, disposés entre deux colonnes adjacentes, peuvent être formés par découpe d'une bande conductrice continue. Pour cela, une bande conductrice continue destinée à former les éléments d'interconnexion 14 disposés entre deux conducteurs adjacents, est coupée, entre deux rangées de cellules, aux emplacements des espaces 24, de manière à rompre la continuité électrique entre deux rangées de cellules.
Sur la figure 18, un conducteur 26 d'interconnexion de rangées est placé d'un côté de l'assemblage de cellules (à droite sur la figure 18) pour assurer la connexion entre les deux rangées de cellules. Le conducteur 26 d'interconnexion de rangées connecte les conducteurs de liaison arrière 13 de la dernière cellule de la première rangée aux conducteurs de liaison avant 12 de la dernière cellule de la seconde rangée. Si l'assemblage comporte plus de deux rangées de cellules, des conducteurs 26 d'interconnexion de rangées sont placés sur les deux côtés de l'assemblage de cellules, de manière à connecter d'une part les conducteurs de liaison arrière 13 de la dernière cellule d'une rangée d'ordre impair aux conducteurs de liaison avant 12 de la dernière cellule de la rangée suivante et, d'autre part, les conducteurs de liaison arrière 13 de la première cellule d'une rangée d'ordre pair aux conducteurs de liaison avant 12 de la première cellule de la rangée suivante.
Sur la figure 18, deux conducteurs d'interconnexion avec l'extérieur 27, placés de l'autre côté de l'assemblage (à gauche sur la figure 18), sont respectivement destinés à assurer la connexion des conducteurs de liaison avant 12 de la première cellule de la première rangée et des connecteurs de liaison arrière 13 de la première cellule de la seconde rangée 12 avec deux connecteurs 15 d'interconnexion avec l'extérieur. Si l'assemblage comporte un nombre impair de rangées, un conducteur d'interconnexion avec l'extérieur 27 est disposé de chaque coté de l'assemblage de cellules, de manière à connecter aux deux connecteurs 15 les cellules extrêmes de l'assemblage, c'est-à-dire les conducteurs de liaison avant 12 de la première cellule de la première rangée et les conducteurs de liaison arrière 13 de la dernière cellule de la dernière rangée.
La figure 19 montre plus en détail, en coupe selon BB, la connexion entre la zone de liaison d'un conducteur de liaison avant 12 d'une cellule située à une extrémité de l'assemblage et le conducteur d'interconnexion avec l'extérieur 27.
Sur la figure 20 le connecteur 15 est formé, comme sur la figure 15, par une tige métallique 18 qui est pourvue d'une tête plate et traverse un orifice du substrat de verre arrière 11 , de manière étanche. La tige métallique 18 est connectée à l'intérieur de l'assemblage au conducteur d'interconnexion avec l'extérieur 27 et est, de préférence, fixée sur le substrat arrière 1 1 par des éléments 28 de collage ou de soudure, de part et d'autre du substrat arrière. Les éléments 28 sont, de préférence, en matériau minéral dont le ramollissement en température permet la soudure entre les connecteurs et le substrat au cours de l'opération de scellement de l'assemblage. Le diamètre des orifices percés dans le substrat de verre arrière 9 peut aller de 1 mm à 12 mm, plus typiquement de 2 mm à 5 mm. Les tiges métalliques 18 sont préférentiellement réalisées en un matériau bon conducteur électrique, par exemple en cuivre. Elles sont avantageusement revêtues d'une mince couche d'un métal peu oxydable, par exemple du nickel, de l'argent ou de l'or. Dans une variante de réalisation, le module ne possède pas de conducteurs d'interconnexion avec l'extérieur 27, ni de connecteurs 15. Les conducteurs de liaison arrière 13 de la cellule d'une extrémité de l'assemblage et les conducteurs de liaison avant 12 liés à la cellule de l'extrémité opposée de l'assemblage sont alors prolongés au-delà du joint de scellement 16 et le traversent. Ces conducteurs de liaison 12 et 13 prolongés servent alors de connecteurs au module.
Les conducteurs 27 de connexion avec l'extérieur peuvent, comme représenté à la figure 21 , servir également de connecteur 15 avec l'extérieur. Le conducteur
27 est alors réalisé, de préférence, avec un ruban épais, ayant par exemple une épaisseur de 0,1 mm à 0,5mmm, typiquement 0,4mm. Ce ruban épais est plié de manière à former une zone 29 en forme de U traversant un orifice du substrat de verre arrière 1 1 , de manière à assurer une interconnexion avec l'extérieur. L'étanchéité du passage du ruban à travers l'orifice est assuré par un verre de scellement. Des sorties de ce type peuvent être utilisées pour former des sorties intermédiaires de l'assemblage entre les connecteurs 15, notamment pour permettre la protection des cellules par des diodes. En effet, la tension acceptable par les diodes de protection est limitée à quelques volts ou à quelques dizaines de volts et un diode de protection est généralement prévue toutes les 6 à 8 cellules, ce qui impose la présence de sorties intermédiaires.
Dans le mode de réalisation particulier des figures 22 et 23, qui illustre une géométrie que l'on peut obtenir lorsque les conducteurs de liaison 12 et 13 et les éléments d'interconnexion 14 sont formés par découpe de bandes conductrices continues, des éléments résiduels, respectivement 30, 31 et 32, des bandes conductrices continues traversent le joint de scellement 16. Ils sont isolés électriquement des conducteurs de liaison et des éléments d'interconnexion, respectivement 12, 13 et 14, par des espaces, respectivement 33, 34 et 35.
Dans une variante de réalisation schématisée aux figures 24 et 25, une couche de matériau minéral est déposée sur les bandes conductrices destinées à former les conducteurs de liaison arrière 13 dans des zones qui ne sont ni en regard des cellules 1 ni en regard des éléments d'interconnexion 14, de manière à former des butées 36 recouvrant les emplacements des espaces 23 des conducteurs de liaison arrière 13 et des butées 37 recouvrant les emplacements situés vis-à-vis des emplacements des espaces 22 des conducteurs de liaison avant 12. Le matériau minéral constituant cette couche peut être une poudre minérale agglomérée. Les butées 36 et 37 ont pour but de protéger les bandes conductrices respectivement disposées face aux espaces 23 et 22 lors de la découpe de ceux-ci par laser.
Les éléments d'interconnexion 14 peuvent être constitués par des plots d'interconnexion disposés entre les zones de liaison des conducteurs de liaison
12 et 13 à connecter. Lorsque les éléments d'interconnexion 14 sont constitués par des bandes conductrices, les conducteurs de liaison 12 et 13 à connecter peuvent ne pas être disposés en vis-à-vis, comme sur la figure 16, mais être décalés comme illustré dans la variante de réalisation de la figure 26.
Un assemblage de cellules photovoltaïques selon les figures 16 à 26 peut être fabriqué de la manière décrite ci-dessous. On prépare les deux substrats de verre 10 et 11 en déposant sur leur périphérie une fritte de scellement 16 et précuisant ce dépôt. Sur le substrat de verre arrière 11 , des bandes conductrices de section égale à celle des futurs conducteurs de liaison arrière
13 sont tendues à l'emplacement de ces futurs conducteurs 13. De même des bandes conductrices de section égale à celle des futurs éléments d'interconnexion 14 sont tendues sur les premières bandes conductrices à l'emplacement des futurs éléments d'interconnexion 14. Les cellules photovoltaïques 1 sont alors mises en place puis des bandes conductrices de section égale à celle des futurs conducteurs de liaison avant 12 sont tendues sur les cellules à l'emplacement de ces futurs conducteurs 12. Le substrat de verre avant 10 est enfin mis en place. Des pinces sont placées autour de cet assemblage pour maintenir une pression sur la fritte de scellement 16. On procède alors à la découpe des bandes conductrices dépassant des substrats, puis on procède à la cuisson de scellement des deux substrats de verre. Dans une dernière étape, les bandes conductrices sont découpées par laser à travers les substrats en verre pour mettre en série les cellules photovoltaïques. La découpe des bandes conductrices destinées à réaliser les conducteurs de liaison arrière 13 s'effectue à travers le substrat de verre arrière 11 , tandis que la découpe des bandes conductrices destinées à réaliser les conducteurs de liaison avant 12 s'effectue à travers le substrat de verre avant 10.
Dans une variante de réalisation, on dépose une couche de matériau minéral destiné à former les butées 36 et 37 (figures 24 et 25) après la mise en place des cellules photovoltaïques, avant la pose des bandes conductrices destinées à former les conducteurs de liaison avant 12 et la mise en place du substrat de verre avant 10. La présence des butées 36 et 37 permet une découpe facile, par ablation laser, des conducteurs de liaison 12 et 13 aux points d'interruption constitués par les espaces 22 et 23 sans risquer d'endommager le conducteur situé en vis-à-vis. En effet, lors de la découpe des conducteurs de liaison arrière 13 par laser à travers le substrat de verre arrière 11 , le faisceau laser coupant la bande conductrice de manière à former un espace 23 entre deux conducteurs de liaison arrière 13 est arrêté par la butée 36 disposée au-dessus de l'emplacement de cet espace sur la bande conductrice à découper. La zone de la bande conductrice destinée à former les conducteurs de liaison avant 12 disposée en vis-à-vis est ainsi protégée. De manière analogue, la butée 37 disposée sur la bande conductrice destinée à former les conducteurs de liaison arrière 13 face à l'emplacement de l'espace 22 à découper protège cette bande conductrice lors de la découpe de l'espace 22 à travers le substrat de verre avant 10.
Dans une autre variante du procédé, les bandes conductrices sont coupées au laser après la mise en place des pinces de serrage des substrats et avant la cuisson de scellement.
La fabrication d'un assemblage selon le mode de réalisation particulier de la figure 22 va être décrit plus en détail ci-dessous, pour la réalisation d'un assemblage contenant 4 rangées de 6 cellules, soit 24 cellules photovoltaïques 1 de 15 cm x 15 cm et de 300 μm d'épaisseur :
La fritte du verre de scellement est déposée sur le substrat de verre arrière comme dans l'exemple précédent. On place ensuite les connecteurs 15 et les éléments 28 destinés à l'étanchéité autour des connecteurs 15. Les connecteurs 15 sont couverts d'une mince couche d'étain de 2 μm d'épaisseur.
Pour réaliser les conducteurs de liaison arrière 13, on tend des premières bandes conductrices en cuivre de section rectangulaire sur le substrat arrière 11 avec un espacement entre les bandes conductrices qui correspond à l'espacement entre les conducteurs de liaison arrière 1 3 des cellules 1. La largeur de ces bandes conductrices est de 4 mm et leur épaisseur est de 0,10 mm. Pour réaliser les éléments d'interconnexion 14, on tend des secondes bandes conductrices en cuivre, de section rectangulaire, sur les premières bandes et perpendiculairement aux premières bandes de façon à placer une seconde bande conductrice aux emplacements prévus entre chaque paire de cellules d'une même rangée. On procède de même pour réaliser les conducteurs d'interconnexion de rangées 26 et d'interconnexion avec l'extérieur 27 à l'extrémité des rangées. La largeur de ces secondes bandes conductrices, en cuivre étamé d'une mince couche d'étain de 2 μm d'épaisseur, est de 1 ,5 mm et leur épaisseur est de 0,3 mm. On dépose alors les cellules 1 sur les premières bandes conductrices et entre les secondes bandes conductrices.
On dépose ensuite des plots d'une pâte d'une viscosité de 80 000 centipoises et composée de 80% en masse d'une charge d'alumine et de 20% en masse de solvant à l'aide d'un dispenseur à seringue sur les premières bandes conductrices entre les secondes bandes conductrices et les cellules 1 pour former les butées 36 et 37. On forme des plots oblongs de 4 mm de long, de 1 mm de large et de 200 μm d'épaisseur. Le solvant est par exemple un alcool tel que de l'isopropanol.
Pour réaliser les conducteurs de liaison avant 12, on tend des troisièmes bandes conductrices en cuivre de section rectangulaire sur les cellules 1 et les secondes bandes conductrices de façon à avoir une troisième bande conductrice à la verticale de chacune des premières bandes conductrices. La largeur de ces troisièmes bandes conductrices est de 2 mm et leur épaisseur est de 0,13 mm.
Le substrat de verre avant 10 est ensuite déposé sur les conducteurs de liaison avant 12, cette opération étant menée sous une atmosphère d'azote. Des pinces sont déposées autour des substrats de verre 10 et 11 pour maintenir une force de serrage et former un ensemble préparé. Les bandes conductrices sont alors coupées au ras des substrats. Cet ensemble préparé est ensuite placé sur le tapis d'un four à convoyeur dont l'atmosphère est constituée d'azote et est contrôlée par injection continue d'azote. Le four assure un chauffage à 420°C en une demi-heure et maintient cette température de 420°C pendant 5 minutes. La zone de refroidissement du four assure alors le refroidissement de l'ensemble préparé en une demi-heure.
Après refroidissement, on retire les pinces et on procède à la découpe par laser des bandes conductrices pour former les espaces 22 et 23, face aux plots 37 et 36, ainsi que les espaces 24 de manière à délimiter les conducteurs de liaison 12 et 13 et les éléments d'interconnexion 14.
Dans la variante de réalisation illustrée à la figure 27, l'épaisseur des substrats de verre est réduite, ce qui permet de réduire le poids de l'assemblage. Chaque substrat de verre a une épaisseur comprise entre 0,5 et 2mm, typiquement entre 0,8 et 1 ,6mm et, de préférence de 1 ,2mm. Les substrats de verre avant 10 et arrière 11 ont, de préférence, la même épaisseur. Les opérations de traitement thermique et, en particulier le scellement, sont plus efficaces et moins coûteuses car la masse de verre à chauffer est plus faible. Dans les modes de réalisation précédents, le substrat de verre avant était trempé pour résister aux chocs, par exemple à la grêle. Dans la variante de la figure 27, les substrats de verre avant 10 et arrière 11 ne sont pas trempés. La résistance mécanique du module, en particulier, sa résistance aux chocs est néanmoins assurée par des couches de protection avant 38 et arrière 39 réalisées après l'opération de scellement, respectivement sur les faces externes des substrats de verre avant et arrière. La couche de protection avant 38 est transparente et peut être constituée par laminage d'un film polymère transparent, par projection d'un apprêt plastifiant transparent ou par fixation, par exemple par collage ou pinçage, d'une feuille de verre trempé ou d'une feuille de polymère (polycarbonate, PMMA, etc.... La couche de protection arrière 39 peut être constituée par laminage d'un film polymère, par projection d'un apprêt plastifiant ou par fixation, par exemple par collage ou pinçage, d'une feuille de polymère (polyéthylène, PVC, etc.). Le poids final de l'assemblage est réduit grâce à la réduction de l'épaisseur des substrats de verre. A titre d'exemple, des substrats de verre de 4mm d'épaisseur peuvent être remplacé par des substrats de verre 10 et 11 d'1 mm d'épaisseur, un une couche de protection avant 38 en verre trempé de 3 mm d'épaisseur et une couche de protection arrière 39 constituée par un film polymère, réduisant à 5mm l'épaisseur des couches en verre de l'assemblage, tout en garantissant une bonne protection.
Les tiges 18a et 18b de la figure 15 et 18 de la figure20 sont avantageusement pourvues d'une tête et peuvent être réalisées sous la forme de vis, c'est-à-dire porter un filetage sur au moins une partie de leur longueur. Le diamètre des deux orifices percés dans le substrat de verre arrière 11 peut aller de 1 mm à 12mm, plus typiquement de 2mm à 5mm. Une tige métallique 18 a un diamètre inférieur à celui du perçage de 0,1 mm à 2mm. Un conducteur de liaison arrière
13 et le conducteur de liaison additionnel 19 sont déposés autour de chacun de ces deux orifices. Les tiges métalliques 18 sont préférentiellement réalisées en un matériau bon conducteur électrique, par exemple en cuivre. Elles sont avantageusement revêtues d'une mince couche d'un métal peu oxydable, par exemple du nickel, de l'argent ou de l'or. Elles peuvent également recevoir deux couches différentes, l'une localisée sur la tête de la tige pour assurer un bon contact électrique avec le conducteur de liaison, 13 ou 19, associé et une seconde disposée sur le corps de la tige et l'éventuel filetage pour résister à l'oxydation. Une tige 18 peut, par exemple, être constituée d'un corps en cuivre avec une tête recouverte d'une mince couche d'argent de 0,1 μm à 100μm d'épaisseur (typiquement 10μm) et d'un filetage recouvert d'une mince couche de nickel de 0,1 μm à 100μm d'épaisseur (typiquement 1μm). L'étanchéité entre le substrat de verre arrière 11 et une tige 18 est obtenue (figures 28 et 29) par le joint 21 réalisé en verre de scellement pré-fritté. Le joint 21 est avantageusement associé à une rondelle 40, en cuivre nickelé. La figure 29 illustre le montage de la tige 18 pendant l'opération de scellement. La rondelle 40, dont la fonction est de presser le matériau de scellement contre la face inférieure du substrat de verre arrière 11 et la tige 18, est alors soumise à l'action d'un ressort 41 , lui-même maintenu et comprimé par un écrou 42. Le ressort 41 et l'écrou 42 sont retirés après l'opération de scellement. Une seconde rondelle 43, réalisée en matériau conducteur très fusible, par exemple en plomb ou en alliage étain-plomb, peut être ajoutée entre la tête de la tige 16 et l'électrode de liaison 11 ou 19 associée. Cette seconde rondelle 43 a pour fonction d'assurer un bon contact électrique entre l'électrode de liaison et la tige ainsi que d'améliorer l'étanchéité du montage.
La figure 30 illustre le montage obtenu après l'opération de scellement et complété par les éléments nécessaires pour réaliser la connexion externe. Une cosse 44, à laquelle peuvent être soudés des fils de connexion 45, est disposée autour de la partie externe de la tige. La cosse 44 est, de préférence, pressée contre la rondelle 40 par un ressort 46, lui-même maintenu serré par tout dispositif approprié, par exemple par un écrou 47 vissé sur le filetage de la tige
18.
Dans un mode de réalisation avantageux, une couche de matériau pulvérulent est placée, après formation des conducteurs de liaison arrière 13, sur les zones du substrat de verre arrière 11 qui ne sont pas couvertes par les conducteurs de liaison arrière 13. Une telle couche permet de bien répartir les forces lors de l'opération de scellement de l'assemblage. Selon un autre développement de l'invention, une couche réfléchissante est disposée sur la face interne du substrat de verre arrière 11. Cette couche réfléchissante réfléchit vers l'avant une part importante, souvent plus de 50%, de la lumière incidente qui frappe l'assemblage entre les cellules 1. Grâce à la couche réfléchissante, la lumière réfléchie est en partie redirigée vers la surface sensible des cellules 1 et participe donc à l'augmentation du rendement de conversion du module. La couche réfléchissante peut notamment être constituée par la couche de matériau pulvérulent mentionnée ci-dessus.
La couche de répartition des forces ou la couche réfléchissante est, de préférence, une couche très poreuse. Dans un mode de réalisation préférentiel, elle est constituée par des grains d'un matériau céramique, par exemple un oxyde d'aluminium, de titane, de silice ou tout autre oxyde, de granulométrie telle que le diamètre moyen soit compris entre 0,3μm et 20μm, plus typiquement entre 0,6μm et 8μm. L'épaisseur de la couche est de l'ordre de 5μm à 50μm, typiquement comprise entre 8μm et 25μm.
Dans une variante de réalisation, la couche réfléchissante est constituée par une couche diffusante, qui peut être blanche, formée sur le verre utilisé pour constituer le substrat de verre arrière 11. Dans le mode de réalisation de la figure 16, l'épaisseur de la couche réfléchissante est de l'ordre de grandeur de l'épaisseur des conducteurs de liaison arrière 13. La couche réfléchissante peut être déposée sur le substrat arrière avant la précuisson de la fritte de scellement.
L'avantage essentiel d'un assemblage selon l'invention est une étanchéité parfaite qui lui confère une durée de vie de plusieurs dizaines d'années dans des ambiances humides. L'assemblage selon l'invention permet également de réaliser des modules avec un coût de production très bas. Un autre avantage de l'assemblage selon l'invention réside dans sa conductivité thermique élevée, qui permet d'évacuer la chaleur et de maintenir une température relativement basse, ce qui permet à son tour de conserver un bon rendement de conversion des cellules photovoltaïques.
L'assemblage selon l'invention peut être appliqué à la réalisation de modules photovoltaïques, puis de générateurs solaires, à partir de cellules photovoltaïques carrées, rectangulaires ou rondes et dont les dimensions caractéristiques peuvent aller de quelques centimètres à plusieurs dizaines de centimètres. Les cellules sont de préférence des cellules carrées dont le côté est compris entre 8cm et 30cm.
L'invention n'est pas limitée aux modes particuliers de réalisation décrits et représentés ci-dessus. En particulier, elle s'applique à tout type de cellules photovoltaïques, non seulement à des cellules photovoltaïques au silicium, monocristallin ou polycrisallin, mais également à des cellules en arséniure de gallium, à des cellules formées par des rubans de silicium, à des cellules à billes de silicium formées par un réseau de billes de silicium insérées dans des feuilles conductrices, ou à des cellules photovoltaïques formées par dépôt et gravure d'un couche mince de silicium, de cuivre/indium/sélénium ou de cadmium/tellure sur un substrat de verre ou de céramique. Dans ce cas, les cellules peuvent être formées directement sur le substrat de verre avant 10 sur lequel les conducteurs de liaison avant 12 et les éléments d'interconnexion 14 ont préalablement été formés.

Claims

Revendications
1. Assemblage de cellules photovoltaïques (1 ) disposées côte à côte entre des substrats de verre avant (10) et arrière (1 1 ) et connectées en série par des conducteurs de liaison avant (12) et arrière (13, 13') respectivement disposés de part et d'autre de chacune des cellules et comportant une zone de liaison dépassant d'un côté prédéterminé dudit emplacement, l'assemblage comportant des éléments d'interconnexion électrique (14) disposés entre deux cellules (1 ) adjacentes pour connecter les zones de liaison opposées des conducteurs de liaison avant et arrière respectivement associés à deux cellules adjacentes, assemblage caractérisé en ce qu'il comporte un joint de scellement (16) en matériau minéral, disposé entre les deux substrats de verre (10, 1 1 ) et délimitant un volume intérieur étanche à l'intérieur duquel sont disposées toutes les cellules (1 ).
2. Assemblage selon la revendication 1 , caractérisé en ce que le volume intérieur étanche est rempli par un gaz neutre ou un mélange de gaz neutres, choisis parmi l'azote, l'hélium, le néon ou l'argon.
3. Assemblage selon la revendication 2, caractérisé en ce que le mélange comporte de l'hydrogène ou du méthane en quantité inférieure à 8%.
4. Assemblage selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que le joint de scellement (16) est un verre minéral à bas point de ramollissement.
5. Assemblage selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que le joint de scellement (16) comporte du silicate de plomb ou du borosilicate de plomb.
6. Assemblage selon l'une quelconque des revendications 1 à 5, caractérisé en ce que le joint de scellement (16) a une largeur comprise entre 2mm et 10mm.
7. Assemblage selon l'une quelconque des revendication 1 à 6, caractérisé en ce que le joint de scellement (16) est disposé à la périphérie des surfaces opposées des substrats de verre (10, 11).
8. Assemblage selon la revendication 7, caractérisé en ce que les substrats de verre avant (10) et arrière (11 ) ne se recouvrent pas totalement, les zones de liaison des conducteurs de liaison (12, 13) associés à des cellules disposées aux extrémités de l'assemblage traversant le joint de scellement (16).
9. Assemblage selon l'une quelconque des revendications 1 à 8, caractérisé en ce que les conducteurs de liaison avant (12) et arrière (13, 13') sont respectivement formés sur la face interne des substrats de verre avant (10) et arrière (11 ), en regard de l'emplacement de chacune des cellules.
10. Assemblage selon la revendication 9, caractérisé en ce que le substrat de verre arrière (11 ) comporte un conducteur de liaison (13') associé à chaque cellule (1 ) et recouvrant sensiblement la totalité de la surface correspondant à l'emplacement de ladite cellule.
11. Assemblage selon l'une des revendications 9 et 10, caractérisé en ce que les éléments d'interconnexion (14) ont la forme de plots de 1 mm2 à 100mm2 de section.
12.Assemblage selon l'une quelconque des revendications 9 à 11 , caractérisé en ce que les éléments d'interconnexion (14) sont formés par dépôt, sur au moins un des substrats de verre (10, 11 ), d'une pâte comportant un matériau conducteur en poudre.
13. Assemblage selon la revendication 12, caractérisé en ce que la pâte formant les éléments d'interconnexion (14) est constituée par un mélange de particules métalliques, d'un liant minéral et d'un métal choisi parmi le plomb ou l'étain.
14. Assemblage selon la revendication 12, caractérisé en ce que la pâte formant les éléments d'interconnexion (14) est constituée par un mélange de particules métalliques, d'un liant minéral et d'un alliage fusible à moins de 450°C.
15. Assemblage selon l'une quelconque des revendications 1 à 8, caractérisé en ce que l'assemblage comportant au moins une rangée de cellules photovoltaïques, les conducteurs de liaison arrière (13) de toutes les cellules d'une rangée sont formés par découpe au laser d'une bande conductrice continue tendue entre les cellules (1 ) et le substrat arrière (11 ), les conducteurs de liaison avant (12) de toutes les cellules d'une rangée étant formés par découpe au laser d'une bande conductrice tendue entre les cellules et le substrat avant (10) et parallèle à la bande conductrice formant les conducteurs de liaison arrière.
16. Assemblage selon la revendication 15, caractérisé en ce que les conducteurs d'interconnexion (14) sont formés par découpe au laser de bandes conductrices continues tendues entre les cellules photovoltaïques (1 ) perpendiculairement aux conducteurs de liaison avant (12) et arrière (13).
17. Assemblage selon l'une des revendications 15 et 16 caractérisé en ce que les conducteurs d'interconnexion (14) sont recouverts d'une mince couche d'un matériau choisi parmi l'étain, l'argent, l'étain-plomb, l'étain-argent ou l'étain- plomb-argent.
18. Assemblage selon l'une quelconque des revendications 15 à 17, caractérisé en ce qu'il comporte plusieurs rangées de cellules, un conducteur d'interconnexion de rangées (26) étant placé sur un côté de l'assemblage de manière à connecter les conducteurs de liaison avant (12) d'une cellule d'extrémité d'une rangée aux conducteurs de liaison arrière (13) de la cellule d'extrémité adjacente d'une autre rangée.
19. Assemblage selon l'une quelconque de revendications 15 à 18, caractérisé en ce qu'il comporte une couche de matériau minéral déposée sur les bandes conductrices destinées à former les conducteurs de liaison arrière (13) dans des zones qui ne sont ni en regard des cellules (1 ) ni en regard des conducteurs d'interconnexion (14), de manière à former des butées (38, 39) recouvrant les emplacements situés face aux espaces découpés par laser entre les conducteurs de liaison (12, 13).
20. Assemblage selon l'une quelconque des revendications 15 à 19, caractérisé en ce que des conducteurs d'interconnexion avec l'extérieur (27) sont disposés de manière à assurer la connexion des conducteurs de liaison avant (12) ou arrière (13) d'une cellule avec l'extérieur de l'assemblage.
21. Assemblage selon l'une quelconque des revendications 1 à 20, caractérisé en ce qu'au moins un conducteur de liaison arrière (13) d'une cellule d'une extrémité de l'assemblage et au moins un conducteur de liaison avant (12) d'une cellule de l'extrémité opposée de l'assemblage sont prolongées et traversent le joint de scellement (16).
22. Assemblage selon l'une quelconque des revendications 1 à 21 , caractérisé en ce qu'il comporte des connecteurs (15) destinés à permettre une connexion de l'assemblage avec l'extérieur et reliés électriquement conducteurs de liaison (12, 13) des cellules (1) à connecter, un connecteur (15) étant constitué par une tige métallique (18) traversant, de manière étanche, le substrat de verre arrière (11).
23. Assemblage selon la revendication 22, caractérisé en ce qu'un verre minéral à bas point de ramollissement (21 , 28) assure l'étanchéité entre les tiges métalliques (18) et le substrat de verre arrière (11 ).
24. Assemblage selon l'une quelconque des revendications 1 à 23, caractérisé en ce qu'une couche de matériau pulvérulent est formée sur les zones du substrat de verre arrière (11 ) qui ne sont pas couvertes par les conducteurs de liaison arrière (13).
25. Assemblage selon l'une quelconque des revendications 1 à 24, caractérisé en ce que les conducteurs de liaison arrière (13) sont plus larges que les conducteurs de liaison avant (12).
26. Assemblage selon l'une quelconque des revendications 1 à 25, caractérisé en ce qu'il comporte plusieurs conducteurs de liaison avant (12) parallèles associés à chaque cellule et plusieurs conducteurs de liaison arrière (13) parallèles associés à chaque cellule.
27. Assemblage selon l'une quelconque des revendications 1 à 26, caractérisé en ce que les conducteurs de liaison avant (12) et arrière (13) d'une même cellule (1) sont décalés latéralement les uns par rapport aux autres.
28. Assemblage selon l'une quelconque des revendications 1 à 26, caractérisé en ce que les substrats de verre (10, 11) ayant une épaisseur comprise entre 0,5mm et 2mm, l'assemblage comporte des couches de protection avant (38) et arrière (39) formées respectivement sur les substrats de verre avant (10) et arrière (11 ) après scellement se l'assemblage.
29. Procédé de fabrication d'un assemblage selon l'une quelconque des revendications 1 à 28, caractérisé en ce qu'une opération de scellement de l'assemblage est réalisée entre 380°C et 480°C, pendant une durée inférieure à 30mn.
30. Procédé selon la revendication 29 pour la réalisation d'un assemblage selon l'une quelconque des revendications 9 à 14, caractérisé en ce que les conducteurs de liaison (12, 13, 13') sont formés par dépôt, sur un des substrats de verre (10, 11), d'une pâte d'argent, puis cuisson, la cuisson étant effectuée à une température comprise entre 620°C et 660°C et suivie d'une opération de recharge des électrodes de liaison, par voie chimique ou électrochimique.
31. Procédé selon la revendication 29 pour la réalisation d'un assemblage selon l'une quelconque des revendications 15 à 20, caractérisé en ce que des bandes conductrices de section respectivement égale à celle des futurs conducteurs de liaison (12, 13) et d'interconnexion (14) sont tendues à l'emplacement des futurs conducteurs de liaison (12, 13) et (12), les bandes conductrices étant découpées par laser à travers les substrats en verre pour mettre en série les cellules photovoltaïques.
32. Procédé selon la revendication 31 , caractérisé en ce que des bandes conductrices de section égale à celle des futurs conducteurs d'interconnexion (14) sont tendues à l'emplacement des futurs conducteurs d'interconnexion (14).
PCT/FR2002/003124 2001-10-30 2002-09-13 Assemblage de cellules photovoltaiques et procede de fabrication d'un tel assemblage WO2003038911A1 (fr)

Priority Applications (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
EP02785498A EP1440478A1 (fr) 2001-10-30 2002-09-13 Assemblage de cellules photovoltaiques et procede de fabrication d un tel assemblage
US10/492,906 US20050000561A1 (en) 2001-10-30 2002-09-13 Photovoltaic cell assembly and the method of producing one such assembly

Applications Claiming Priority (4)

Application Number Priority Date Filing Date Title
FR01/14017 2001-10-30
FR0114017A FR2831714B1 (fr) 2001-10-30 2001-10-30 Assemblage de cellules photovoltaiques
FR0204209A FR2838239A1 (fr) 2002-04-04 2002-04-04 Structure et realisation d'un assemblage de cellules photovoltaiques
FR02/04209 2002-04-04

Publications (1)

Publication Number Publication Date
WO2003038911A1 true WO2003038911A1 (fr) 2003-05-08

Family

ID=26213236

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
PCT/FR2002/003124 WO2003038911A1 (fr) 2001-10-30 2002-09-13 Assemblage de cellules photovoltaiques et procede de fabrication d'un tel assemblage

Country Status (2)

Country Link
EP (1) EP1440478A1 (fr)
WO (1) WO2003038911A1 (fr)

Cited By (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2004095586A2 (fr) * 2003-04-16 2004-11-04 Apollon Solar Module photovoltaique et procede de fabrication d’un tel module
FR2862427A1 (fr) * 2003-11-18 2005-05-20 Apollon Solar Procede de fabrication d'un module photovoltaique et module obtenu
WO2009069415A1 (fr) * 2007-11-30 2009-06-04 Sharp Kabushiki Kaisha Module de batterie solaire et procédé de fabrication de module de batterie solaire
EP2232575A2 (fr) * 2007-12-14 2010-09-29 Miasole Dispositifs photovoltaïques protégés contre l'environnement
WO2011073190A1 (fr) 2009-12-15 2011-06-23 Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives Dispositif electrique et/ou electronique a element elastique de contact
EP2369640A1 (fr) * 2010-03-24 2011-09-28 Scheuten S.à.r.l. Procédé de fabrication d'un module solaire
WO2014079945A1 (fr) 2012-11-23 2014-05-30 "Apollon Solar" Methode et installation de controle de la pression interne d'un module photovoltaïque
FR3114687A1 (fr) * 2020-09-30 2022-04-01 Commissariat A L'energie Atomique Et Aux Energies Alternatives Encapsulation pour module solaire a elements de connexion integres

Citations (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS56158486A (en) * 1980-05-12 1981-12-07 Hitachi Ltd High-power solar-light electric power generating device
JPS57172777A (en) * 1981-04-15 1982-10-23 Nippon Sheet Glass Co Ltd Modularization of photocell
DE3247467A1 (de) * 1982-12-22 1984-07-12 Imchemie Kunststoff Gmbh, 5632 Wermelskirchen Lichtdurchlaessiger dachstein
JPS62173765A (ja) * 1986-01-28 1987-07-30 Canon Inc 太陽電池
DE9110719U1 (fr) * 1991-08-29 1991-12-19 Flachglas Ag, 8510 Fuerth, De
EP0474349A2 (fr) * 1990-08-16 1992-03-11 Eev Limited Arrangement de cellule solaire
DE4128766A1 (de) * 1991-08-29 1993-03-04 Flachglas Ag Solarmodul sowie verfahren zu dessen herstellung
DE29607069U1 (de) * 1995-05-30 1996-07-11 Lisec Peter Isolierglasscheibe mit fotovoltaischem Element
US5972732A (en) * 1997-12-19 1999-10-26 Sandia Corporation Method of monolithic module assembly
WO2000046860A1 (fr) * 1999-02-01 2000-08-10 Kurth Glas + Spiegel Ag Module solaire

Patent Citations (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS56158486A (en) * 1980-05-12 1981-12-07 Hitachi Ltd High-power solar-light electric power generating device
JPS57172777A (en) * 1981-04-15 1982-10-23 Nippon Sheet Glass Co Ltd Modularization of photocell
DE3247467A1 (de) * 1982-12-22 1984-07-12 Imchemie Kunststoff Gmbh, 5632 Wermelskirchen Lichtdurchlaessiger dachstein
JPS62173765A (ja) * 1986-01-28 1987-07-30 Canon Inc 太陽電池
EP0474349A2 (fr) * 1990-08-16 1992-03-11 Eev Limited Arrangement de cellule solaire
DE9110719U1 (fr) * 1991-08-29 1991-12-19 Flachglas Ag, 8510 Fuerth, De
DE4128766A1 (de) * 1991-08-29 1993-03-04 Flachglas Ag Solarmodul sowie verfahren zu dessen herstellung
DE29607069U1 (de) * 1995-05-30 1996-07-11 Lisec Peter Isolierglasscheibe mit fotovoltaischem Element
US5972732A (en) * 1997-12-19 1999-10-26 Sandia Corporation Method of monolithic module assembly
WO2000046860A1 (fr) * 1999-02-01 2000-08-10 Kurth Glas + Spiegel Ag Module solaire

Non-Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
PATENT ABSTRACTS OF JAPAN vol. 006, no. 042 (E - 098) 16 March 1982 (1982-03-16) *
PATENT ABSTRACTS OF JAPAN vol. 007, no. 013 (E - 153) 19 January 1983 (1983-01-19) *
PATENT ABSTRACTS OF JAPAN vol. 012, no. 013 (E - 573) 14 January 1988 (1988-01-14) *

Cited By (14)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2004095586A3 (fr) * 2003-04-16 2005-10-06 Apollon Solar Module photovoltaique et procede de fabrication d’un tel module
WO2004095586A2 (fr) * 2003-04-16 2004-11-04 Apollon Solar Module photovoltaique et procede de fabrication d’un tel module
FR2862427A1 (fr) * 2003-11-18 2005-05-20 Apollon Solar Procede de fabrication d'un module photovoltaique et module obtenu
WO2009069415A1 (fr) * 2007-11-30 2009-06-04 Sharp Kabushiki Kaisha Module de batterie solaire et procédé de fabrication de module de batterie solaire
EP2232575A4 (fr) * 2007-12-14 2012-07-11 Miasole Dispositifs photovoltaïques protégés contre l'environnement
EP2232575A2 (fr) * 2007-12-14 2010-09-29 Miasole Dispositifs photovoltaïques protégés contre l'environnement
US8519531B2 (en) 2009-12-15 2013-08-27 Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives Electrical and/or electronic device with elastic contact element
WO2011073190A1 (fr) 2009-12-15 2011-06-23 Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives Dispositif electrique et/ou electronique a element elastique de contact
WO2011116894A1 (fr) * 2010-03-24 2011-09-29 Scheuten S.A.R.L. Procédé de fabrication d'un module solaire
EP2369640A1 (fr) * 2010-03-24 2011-09-28 Scheuten S.à.r.l. Procédé de fabrication d'un module solaire
WO2014079945A1 (fr) 2012-11-23 2014-05-30 "Apollon Solar" Methode et installation de controle de la pression interne d'un module photovoltaïque
US9571033B2 (en) 2012-11-23 2017-02-14 “Apollon Solar” Method and facility for controlling the internal pressure of a photovoltaic module
FR3114687A1 (fr) * 2020-09-30 2022-04-01 Commissariat A L'energie Atomique Et Aux Energies Alternatives Encapsulation pour module solaire a elements de connexion integres
EP3979334A1 (fr) * 2020-09-30 2022-04-06 Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives Encapsulation pour module solaire a elements de connexion integres

Also Published As

Publication number Publication date
EP1440478A1 (fr) 2004-07-28

Similar Documents

Publication Publication Date Title
FR2831714A1 (fr) Assemblage de cellules photovoltaiques
EP1992018B1 (fr) Procede de couplage de cellules photovoltaiques et film permettant sa mise en oeuvre
US20110014731A1 (en) Method for sealing a photonic device
WO1994019831A1 (fr) Cellule photovoltaique, son procede de realisation et panneau solaire comportant de telles cellules
WO2006045968A1 (fr) Structure multicouche monolithique pour la connexion de cellules a semi-conducteur
EP2419787A1 (fr) Dispositif électrochrome à transparence contrôlée
EP2419788A1 (fr) Dispositif electrochrome a transparence controlee
FR2947955A1 (fr) Procede de fabrication de cellules photovoltaiques multi-jonctions et multi-electrodes
US20120325315A1 (en) Photoelectric converter device and method for its manufacture
EP3076453B1 (fr) Dispositif électrochimique, tel qu'une microbatterie ou un système électrochrome, recouvert par une couche d'encapsulation comprenant un film barrière et un film adhésif, et procédé de réalisation d'un tel dispositif
EP3493277B1 (fr) Procédé d'interconnexion de cellules photovoltaïques avec une électrode pourvue de nanofils métalliques
EP1614165A2 (fr) MODULE PHOTOVOLTAIQUE ET PROCEDE DE FABRICATION D’UN TEL MODULE
EP1586122B1 (fr) Module photovoltaique comportant des bornes de connexion avec l'exterieur
WO2003038911A1 (fr) Assemblage de cellules photovoltaiques et procede de fabrication d'un tel assemblage
EP2259336A2 (fr) Elément de structure pour panneau solaire, et structure comportant un tel élément
EP3711104B1 (fr) Bloc energetique constitue par un assemblage sans soudure d'une pluralite de cellules de batteries
EP3926692A1 (fr) Cellule et guirlande photovoltaiques et procedes de fabrication associes
FR2853993A1 (fr) Procede de realisation d'un module photovoltaique et module photovoltaique realise par ce procede
EP3353816B1 (fr) Procede de fabrication d'un module photovoltaique
EP2981156A1 (fr) Panneau photovoltaïque et un procédé de fabrication d'un tel panneau
WO2004075304A1 (fr) Procede de realisation d’un module photovoltaique et module photovoltaique realise par ce procede
FR3074963A1 (fr) Module photovoltaique comportant des cellules photovoltaiques interconnectees par des elements d'interconnexion
FR2940523A1 (fr) Tuile photovoltaique.
FR2838239A1 (fr) Structure et realisation d'un assemblage de cellules photovoltaiques
EP3809473A1 (fr) Procédé d'interconnexion de cellules photovoltaïques avec des fils métalliques au contact de plots de pâte à braser

Legal Events

Date Code Title Description
AK Designated states

Kind code of ref document: A1

Designated state(s): AE AG AL AM AT AU AZ BA BB BG BR BY BZ CA CH CN CO CR CU CZ DE DK DM DZ EC EE ES FI GB GD GE GH GM HR HU ID IL IN IS JP KE KG KP KR KZ LC LK LR LS LT LU LV MA MD MG MK MN MW MX MZ NO NZ OM PH PL PT RO RU SD SE SG SI SK SL TJ TM TN TR TT TZ UA UG US UZ VN YU ZA ZM ZW

AL Designated countries for regional patents

Kind code of ref document: A1

Designated state(s): GH GM KE LS MW MZ SD SL SZ TZ UG ZM ZW AM AZ BY KG KZ MD RU TJ TM AT BE BG CH CY CZ DE DK EE ES FI FR GB GR IE IT LU MC NL PT SE SK TR BF BJ CF CG CI CM GA GN GQ GW ML MR NE SN TD TG

121 Ep: the epo has been informed by wipo that ep was designated in this application
DFPE Request for preliminary examination filed prior to expiration of 19th month from priority date (pct application filed before 20040101)
WWE Wipo information: entry into national phase

Ref document number: 10492906

Country of ref document: US

WWE Wipo information: entry into national phase

Ref document number: 2002785498

Country of ref document: EP

WWP Wipo information: published in national office

Ref document number: 2002785498

Country of ref document: EP

NENP Non-entry into the national phase

Ref country code: JP

WWW Wipo information: withdrawn in national office

Country of ref document: JP