WO2011135057A1 - Procédé de fabrication d'un panneau à concentration photovoltaïque - Google Patents

Procédé de fabrication d'un panneau à concentration photovoltaïque Download PDF

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WO2011135057A1
WO2011135057A1 PCT/EP2011/056796 EP2011056796W WO2011135057A1 WO 2011135057 A1 WO2011135057 A1 WO 2011135057A1 EP 2011056796 W EP2011056796 W EP 2011056796W WO 2011135057 A1 WO2011135057 A1 WO 2011135057A1
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box
photovoltaic modules
support
base
front face
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PCT/EP2011/056796
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Jean Edouard De Salins
François Dumenil
Paul Bellavoine
Original Assignee
Heliotrop
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Publication date
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    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
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    • 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
    • H01L31/18—Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment of these devices or of parts thereof
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
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    • 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
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    • H01L31/0543—Optical elements directly associated or integrated with the PV cell, e.g. light-reflecting means or light-concentrating means comprising light concentrating means of the refractive type, e.g. lenses
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    • Y10T29/5313—Means to assemble electrical device
    • Y10T29/53265—Means to assemble electrical device with work-holder for assembly

Definitions

  • the invention relates to solar photovoltaic concentration technology.
  • the invention relates to panels with photovoltaic concentration.
  • a photovoltaic panel is a device for converting light energy into electrical energy. It includes a series of photovoltaic receivers, which are semiconductor electronic components adapted to generate an electric current when exposed to light transmitted by a light concentration system, usually a lens or a mirror.
  • the photovoltaic receivers In order to optimize the luminous flux transmitted by the concentration systems, the photovoltaic receivers must be positioned very precisely in the focal center of said systems.
  • Such boxes must be robust, waterproof, insensitive to condensation phenomena and stable over time, and generally comprise a rear face, adapted to receive at least one photovoltaic receiver and a front face, adapted to receive at least one concentration system of light energy.
  • the front face and the rear face are interconnected by side walls so as to define an enclosure.
  • the concentration systems and the photovoltaic receivers are then fixed on the front and rear faces so that each receiver is positioned in the focal center of the concentration system associated with it.
  • the front and rear faces of the box are machined with a high degree of precision. Moreover, after having fixed the receivers and the concentration systems in the box, the latter is generally forced to
  • FIRE I LLE OF REM PLACEM ENT (RULE 26) to adjust their relative positioning and ensure alignment. This adjustment can in particular be done using precision cameras.
  • the box is generally manufactured in a clean room to limit defects due to the presence of dust and / or temperature variations.
  • the object of the invention is therefore to propose a method for manufacturing a photovoltaic concentration panel which is of reduced cost compared to conventional methods, which can be easily transported to the place of use, and which is simple to use. from the industrial point of view.
  • Another object of the invention is to provide a manufacturing method for obtaining a robust photovoltaic panel, waterproof, and insensitive to condensation problems, while having good stability over time and good energy efficiency.
  • the invention proposes a method of manufacturing a photovoltaic concentration panel, said panel comprising:
  • a rear face adapted to fix in position a series of photovoltaic modules
  • the method being characterized in that the photovoltaic modules are fixed in space so as to be positioned relative to the lower part of the support, while the front face, the side walls and the rear face of the box are assembled with the modules photovoltaic and the lower part of the support.
  • the photovoltaic modules are positioned in space with respect to one another and with respect to the lower part of the support;
  • the front face is assembled with the lower part of the support on the one hand, and the rear face with the photovoltaic modules on the other hand, by keeping the photovoltaic modules positioned in space with respect to the position of the concentration systems in the bottom part ;
  • the support is a glass plate on which is fixed a film comprising the concentration systems, and in that the lower part is the lower face of said plate;
  • the photovoltaic modules are fixed in space and positioned relative to the lower part of the support by:
  • each calibration foot being held fixed relative to the base when applying the front face on the lower part and arranged so that when the concentration systems are mounted on the lower part photovoltaic modules are found in their respective focal centers;
  • the photovoltaic modules are positioned in space and with respect to the lower part by:
  • the calibration frame being itself positioned relative to the base and arranged so that when the sides and side walls of the box are assembled with the modules and the lower part of the support, the photovoltaic modules are found in the respective focal center of the said concentration systems;
  • the photovoltaic modules are fixed on the rear face of the box before being positioned on the sizing frame;
  • the invention proposes a mounting table for the manufacture of a photovoltaic concentration panel, the panel comprising:
  • a rear face adapted to fix in position a series of photovoltaic modules
  • the editing table comprising:
  • a base adapted to receive the lower part of the support
  • calibrating means intended to receive and hold the photovoltaic modules in position relative to the lower part of the support
  • the calibration means are positioned in the space with respect to the base during the assembly of the side walls and the faces of the box with the photovoltaic modules (20) and the lower part.
  • the calibration means comprises a frame, calibration feet and a mounting bracket, the calibration feet and the mounting bracket being adapted to position the frame relative to the base;
  • the chassis is adapted to receive the rear face of the protected module of the photovoltaic modules, while the base is adapted to receive the front face;
  • the base has a resistance to deformation greater than that of the front face and the lower part
  • Figure 1 shows an embodiment of a panel obtained according to the method of the invention
  • Figure 2 shows the panel of Figure 1, which has been removed from one of the side walls to see its rear face
  • Figure 3 is a side view of a photovoltaic module that can be used in the panel of Figures 1 and 2;
  • Figure 4a is an enlargement of a portion of a first embodiment of a support adapted to maintain in position the concentration systems and can be used in the invention seen from the front;
  • Figure 4b is an enlargement of the assembly of Figure 4a seen in elevation
  • Figure 4c is an enlargement of a second embodiment of a support that can be used in the invention, seen in elevation;
  • Figure 4d is a sectional view of Figure 4c
  • Figure 5 shows a first embodiment of a mounting table and a panel about to be assembled according to the invention.
  • Figure 6 shows a second embodiment of an assembly table according to the invention.
  • FIG. 1 shows a photovoltaic concentration panel 1 according to the present invention.
  • the panel 1 has the general shape of a rigid rectangular parallelepiped whose length and width are for example of the order of one meter. It comprises a box 10 having a rear face 1 1 opposite to a upper face or front face 12, in which are fixed a series of photovoltaic modules 20 and a series of light concentration systems 30 respectively.
  • the box 10 further comprises side walls 16, solid or perforated, adapted to maintain the front faces 12 and rear 1 1 at a fixed distance from one another and close the box 10.
  • Photovoltaic modules 20 are conventional and can be of any type. They may comprise in particular multi-junction cells 21, that is to say high efficiency cells consisting of several thin layers which each use molecular beam epitaxy to convert different parts of the solar spectrum and thus obtain better yields. conversion.
  • multi-junction cells 21 are made by combining semiconductors of germanium (Ge), gallium arsenide (GaAs), and gallium indium phosphide (GalnP2) type.
  • the photovoltaic modules 20 can either be arranged individually on the box, or in a grouped manner, in the form of floors of individual modules integral with one another.
  • Each cell 21 is fixed, by bonding or brazing for example, to a receiver 22, here a ceramic, which is itself attached to a dissipator 23.
  • the dissipator 23 may in particular be a copper sheet, an aluminum sheet, or a radiator.
  • the cell 21, the receiver 22 and the dissipator 23 are then fixed, by gluing or brazing, on the rear face 1 1 of the box 10 via a flange 24.
  • Light concentration systems 30 may include mirrors and / or glass or plastic lenses.
  • Fresnel lenses which are either individually arranged on the box 10, or in a grouped manner, in the form of individual lens floors integral with each other.
  • It can also be a film comprising injection systems 30 obtained by injection of silicone. This latter embodiment is known to those skilled in the art and will not be detailed further here.
  • the walls 1 1, 12 and 16 of the box 10 may be made of one or more materials meeting the following conditions: rigidity, sealing, resistance to temperature variations of between -50 ° C. and + 100 ° C., and stability in the time of these properties (i.e., little or no deformation over time).
  • the walls 1 1, 12 and 16 may undergo local or complete treatments, chemical or thermal, depending on the material used. It may be for example a plastic or metal material.
  • the front face 12 of the box 10 is made like the rest of the box 10 in a powder coated aluminum alloy or in steel (especially galvanized steel), and is adapted to receive and maintain the lenses 30 in a sealed manner.
  • the front face 12 can support a set 13 formed of a lower frame 13a and an upper frame 13b (see Figures 4a and 4b).
  • the frames 13a and 13b are openwork and each comprise a series of openings 14a, 14b for receiving the lenses 30, to fix them in position in space with respect to each other.
  • the openings 14a and 14b are then of complementary rectangular shape.
  • the openings 14a of the lower frame 13a may further comprise, at their edges, at least one lug 15a for to engage in a light (not shown) associated made in the lens 30.
  • each opening 14a comprises at least two lugs 15a (see FIG. 4a) adapted to be inserted into two slots 15b (see FIG. 4b) of the lens (or floor of lenses) associated therewith.
  • the lugs 15a are preferably positioned on either side of the lens 30, in order to maintain it in the plane of the assembly 13 and to limit its deformations in a plane normal to it.
  • each opening 14a may comprise four lugs 15b centripetal arranged in its four corners (see Figure 4).
  • the lugs 15a may extend from the lenses 30 (or flooring 30 of lenses) to the side edges of the associated openings 14a, in which the lights are then made.
  • lugs 15a and 15b lights ensures the proper positioning of the lenses 30 relative to the frames 13a and 13b whatever the external conditions (temperature, humidity, etc.). For example, large temperature variations (especially between day and night in certain regions of the globe, or according to the seasons) may result in expansion or retraction of the lenses 30 within the opening 14 associated therewith.
  • the pin and light system then compensates deformations by serving as a guide to the lenses during their expansion, keeping their center aligned with the photovoltaic modules regardless of temperature, humidity, etc.
  • Each lens 30 may also be hermetically attached to at least one of the frames 13a and 13b, preferably both, via a seal 18, for example Ethylene-Propylene-Diene Monomer (EPDM). ) or poly-urethane (PU), it ensures the tightness of the front without constraining the expansion of the Since this step is conventional, it will not be described further here.
  • EPDM Ethylene-Propylene-Diene Monomer
  • PU poly-urethane
  • the assembly 13 formed by the frames 13a, 13b containing lenses 30 according to this embodiment is therefore robust and sealed, by the implementation of seals 18 at the interface with the lenses 30, while ensuring a displacement negligible center of the lenses 30 (of the order of 0.2 mm for a lens of 169 x 169 mm) thanks to the presence in particular of the lugs 15.
  • the frames 13a and 13b can also be fixed together, for example by means of screws 19.
  • the lenses can be assembled with the frames 13a and 13b according to conventional techniques then brought to the assembly site, which allows both to control the environment in which the assembly 13 formed frames 13a and 13b and lenses 30 are assembled and meet the internal tolerance criterion on the alignment and relative positioning of the lenses 30 with respect to the frames 13a, 13b.
  • the front face 12 of the box 10 does not support the assembly 13 composed of the frames 13a and 13b enclosing the lenses 30, but a glass plate 13 'of which one lower face 13'a is covered with a silicon film including the concentration systems 30.
  • This embodiment has the advantage of being easily achievable from an industrial point of view and ensures both the correct positioning of the systems of concentration 30 relative to the plate 13 ', their low clearance and the robustness of the assembly formed by the systems 30 and the plate 13'.
  • the plate 13 ' is not perforated. Furthermore, the silicone film comprising the concentration systems 30 is fixed on the lower face 13'a of the plate 13 ', for example by crosslinking.
  • the assembly 13 (respectively the plate 13 ') thus formed is then intended to be applied and fixed on the front face 12 of the box 10, for example by means of screws and / or glue, a seal, and so on. during assembly of the casing 10.
  • the lower part of the assembly (lower frame 13a having the lugs 15 or lower face 13'a of the plate covered with the silicone film) is applied to the front face 12 of the casing 10, the upper frame 13b (respectively the upper face 13'b) then being oriented towards the outside of the box 10.
  • the front face 12 is an armature comprising four opposite and parallel sides forming a rectangle and intended to be fixed on the edge of the side walls 16 of the box 10.
  • the rear face 1 1 also has openings 17 for receiving the modules 20 (or floors of modules 20).
  • the general principle of the method consists in aligning and putting in position, directly or indirectly, the photovoltaic modules 20 with respect to the lenses 30, and to fix the constituent elements of the box 10 "around" them, so as to optimize and guarantee the relative positioning of the modules 20 and the lenses 30.
  • the method according to the invention implements in particular a mounting table 100 adapted to put in position, directly or indirectly, the modules 20 relative to the lenses 30 and fix the walls 16 and faces January 1, 12 of the box 10 by adjusting them relative to the relative positioning of the modules 20 and the lenses 30.
  • the assembly table 100 has the function of putting and maintaining these elements 20, 30 in position in the space during the entire assembly, so that this are the walls of the box 16, 1 1, 12 which are constrained to adapt to the position of the modules 20 and 30 lenses, and not the opposite.
  • This method of manufacture also makes it possible to limit the costs relating to additional cost generated by a high initial quality of the box 10, investing instead in the assembly table 100 which will be used for each assembly and profitable over time with the number of panels 1 assembled.
  • the mounting table 100 comprises calibration feet 1 10, each adapted to receive a photovoltaic module 20, and a base 120 intended to receive the lower frame 13a.
  • the base 120 is preferably made of a material having a greater resistance to deformation than that of the front face 12 of the box 10 and the frame 13a, so as to force the front face 12 to adopt substantially the shape of the surface on which she is in support.
  • the base 120 may be cast metal.
  • the calibration feet 1 10 are in turn fixed relative to the base 120 during assembly of the walls 16 and faces January 1, 12 of the box 10 on the frame 13a.
  • it may be steel legs welded or fixed by any conventional technique on the base of the mounting table, perpendicular thereto.
  • the photovoltaic modules 20 are then positioned on the free end of the feet 1 10, either manually, or automatically via racks or any other conventional technique.
  • the contact surface between the feet and the modules 20 can be machined.
  • the lenses 30 are generally not yet mounted on the lower frame 13a, especially if the feet 1 10 are fixed on the base 120, because the feet then pass through the openings 14a of the frame 13a.
  • the upper frame 13b and the lenses 30 can be mounted and fixed in position on the lower frame 13a with great precision, here of the order of 0.1 mm. Therefore, by positioning the modules 20 in relation to the lower frame 13a through the base 120 and the calibration feet 1 10, the modules 20 are positioned indirectly with respect to the lenses 30 since the position of the modules 20 lenses 30 is determined relative to said lower frame 13.
  • the front face 12 and the lower frame 13a are dusted and degreased prior to assembly to improve their adhesion and the quality of the panel 1 obtained.
  • the adjustment gasket may be a structural adhesive of the type based on methacrylate, polyurethane or epoxy, mono- or bi-component, or a seal based on elastomers (silicone sealant (MS) polymers).
  • the method may optionally comprise an additional step of treating the surface to which it is applied.
  • the amount of seal applied may also vary depending on the type of seal chosen. For example, for a structural joint, a thin strip having a thickness of less than or equal to one millimeter and a width of between about eight and ten millimeters is preferably applied. while for an elastomer-based joint, a thicker layer (at least three or four millimeters) is applied.
  • the front face 12 of the box 10 is applied to the lower frame 13a for a period of time adapted to the selected joint, and they are held in position relative to one another relative to each other. complete drying of the adjustment joint.
  • the adjustment joint serves to absorb the imperfections of the side walls 16 and the front face 12 and the lower frame 13a
  • the modules 20, which are held in position by the calibration feet 1 10, can thus maintain their precise alignment in space with respect to the lower frame 13a since the box 10 is forced to conform to their respective position by the seal.
  • This seal therefore advantageously allows to absorb a large range of manufacturing defects and alignment of the box 10, and thus to reduce the initial price of the box used since the alignment tolerances are more flexible.
  • the rear face 1 1 can be fixed on the side walls 16 before or after their assembly with the front face 12.
  • an adjustment joint is also applied on the periphery of all or part of the openings 17 and / or modules 20, so that the fixing of the modules 20 on the rear face 11 is also done by compensating and smoothing the manufacturing defects of the various parts of the box 10.
  • the method according to the invention pushes the box 10 to adapt to the relative positioning of the modules 20 and the lenses 30 while maintaining, throughout the assembly procedure, the walls 16 and faces 11, 12 of the box 10, their relative position fixed.
  • the mounting table 100 comprises a calibration frame 130, adapted to carry the photovoltaic modules 20, and a base 120, similar to the base of the first embodiment, intended to receive the front face 12 of the box 10.
  • This second embodiment can equally well be implemented in the case where the support 13, 13 'intended to receive and maintain the concentration systems 30 is the assembly 13 (frames 13a and 13b enclosing the lenses 30) or the plate glass 13 'on which is laminated the silicone film serving as concentration systems 30.
  • the frame 130 is mounted here on a support 140 movable between a first position, in which the photovoltaic modules 20 are placed on the frame 130 relative to one another, and a second position, in which the modules 20 are positioned by to the lenses 30 through the mounting table 100.
  • the second position can for example be determined accurately by means of calibration means 1 10 intended to receive the frame 130 provided with the photovoltaic modules 20.
  • These calibration means 1 10 can in particular be feet fixed on the base 120, as in the first embodiment, and set the distance separating the base 120 of the frame 140 when it is in the second position.
  • the photovoltaic modules 20 are firstly positioned relative to each other on the sizing frame 130, and secondly with respect to the lenses 30 via the sizing feet 1 10 whose height is such that the modules are separated from the lenses by a distance equal to the focal length of said lenses when the frame is in the second position.
  • the base 120 is preferably made of a material having a greater resistance to deformation than that of the front face 12 of the box 10, so as to constrain the front face 12 and the assembly 13 to adopt substantially the shape of the surface on which it is supported.
  • the base 120 may be made of cast metal.
  • the front face 12 of the box 10 is not placed directly on the base 120, but rather the assembly 13 formed of the frames 13a and 13b and the lenses 30.
  • the assembly 13 is precisely positioned. on the base 120 and with respect to the calibration feet 1 10.
  • An adjustment joint (such as that described above in connection with the first embodiment) is then placed on the lower frame 13a and / or on the front face 12 , then the box 10 (already comprising the walls 16 and faces 1 1 and 12 assembled) is applied to the lower frame 13a.
  • the photovoltaic modules 20 are applied by positioning the calibration frame 130 relative to the calibration feet 1 10, for example by translation along the guides 141 of the frame 130 between the first position and the second position (in which the frame 130 may in particular rest on the feet 1 10). It is recalled here that:
  • the lenses 30 are positioned relative to each other on the base 120, but also with respect to the base 120 itself and to the calibration feet 1 10, and
  • the modules 20 are positioned relative to one another and relative to the frame 130.
  • the mounting table 100 makes it possible to position the photovoltaic modules 20 in space by compared to lenses 30.
  • the role of the calibration feet 1 10 can be played by a position detector of the frame 130 relative to the base, a stop on the guides of the frame 130, or any equivalent means for positioning in space the frame of calibration 130 supporting the modules 20 relative to the base 120.
  • the frame 130 supporting the photovoltaic modules 20 is fixed and the base 120 supporting the box 10 assembled to the assembly 13 is movable: it is then the base 120 and the calibration feet 1 10 which are moved by compared to chassis 140.
  • an adjustment gasket is also applied to the portion of the photovoltaic modules 20 which is intended to come into contact with the caisson 10 and / or on the periphery of the openings 17 of the rear face 1 1, in order to allow better adaptation of the box 10 to the relative positioning of the modules 20 and the lenses 30.
  • the panel 1 thus obtained has the following advantages: it is robust and waterproof, thanks to the implementation of walls 16 and face 1 1, 12 in suitable materials such as aluminum alloys or plastics, as well as seals guaranteeing in particular the tightness between the constituent elements of the box 10, the modules 20 and lenses 30. Moreover, the modules 20 are positioned in the focal center of the lenses 30, so that a large part of the luminous flux is transmitted by the lenses 30 to the modules 20.
  • the chassis 130 does not position the photovoltaic modules 20 on the rear face 12 already assembled with the side walls 16 of the box 10, but the rear face 12 provided with the modules 20 on the side walls of the box 10.
  • the method of the invention comprises the following steps:
  • the invention also covers the embodiment in which the rear face provided with the photovoltaic modules 20 is positioned on the chassis, and then the lenses are positioned on the front face 12, as long as the modules 20 and the lenses 30 are positioned relative to one another via the frame 130, the base 120 and / or a common reference point.
  • the concentration systems 30 are lenses obtained by injection of a silicone film disposed on the lower face 13'a of the glass plate 13 '(box side), advantageously the lower face of this glass plate 13 'on the front face 12 prior to the positioning of the front face 12 relative to the rear face 1 1, for example by gluing.
  • the silicone film 30 is preferably disposed away from the edges of the glass plate 13 'so that only the glass plate 13' is in contact with the side walls 16 of the box 10 .
  • the method of the invention may comprise alternative embodiments depending on the constituent materials of the box 10 and the rear face 11. Indeed, depending on the materials used, the box 10 can be made in one piece, especially when it is plastic, or by assembling several elements, for example with rivets and / or glue.
  • the box 10 is made of plastic material of the thermosetting type (such as charged polybutylene tetraphthalate, charged polyethylene, etc.).
  • the front face 12 which is in one piece with the side walls 16, is then placed on the base 120, then the rear face provided with the photovoltaic modules 20 is brought back thanks to the frame.
  • This embodiment has various advantages.
  • thermosetting materials are easier to process and have higher levels of confidence than aluminum or steel. Moreover, the use of such a material makes it possible to limit the potential misalignments due to the concentrated energy flows during the use of the panel 1. Moreover, the realization in one piece of all the faces 1 1, 12 and 16 of the box makes it possible to guarantee their good correspondence and their complementarity during the reassembly of the rear face 1 1 with the rest of the box 10 while increasing the production rate of panels 1, it is not slowed by manual assembly steps. This embodiment in one piece has particularly advantages when the panel 1 is of moderate size, that is to say of the order of one meter.
  • this embodiment makes it possible, by knowing the precise positioning of the concentration systems 30 with respect to the front face 12, to position the photovoltaic modules 20 relative to the rear face 11. It then remains only to position the rear face 1 1 relative to the front face 12 on the assembly table 100.
  • the positioning of the photovoltaic modules 20 with respect to the lenses 30 can be carried out at different sites by means of the same tool. It is therefore very simple and relevant to carry it closer to the installation site of the panel 1.
  • only the side walls 16 and the front face 12 are made in one piece in a thermosetting material (such as charged polybutylene tetraphthalate, charged polyethylene, etc.), the rear face 11 being made of a different material (for example metal) or the like, then attached to the side walls 16 (after positioning of the photovoltaic modules 20) by the frame 130 on the assembly table 100.
  • a thermosetting material such as charged polybutylene tetraphthalate, charged polyethylene, etc.
  • the rear face 11 is then made of a powder coated aluminum alloy or steel. It is then attached to the side walls by means of rivets and / or glue, for example a silicone-based glue.
  • all the walls 1 1, 12 and 16 of the box 10 is made of metal, such as powder coated aluminum alloy or steel.
  • the front face 12 and the side walls 16 are then assembled together, in particular by rivets and / or gluing before being placed on the base 120, then the rear face 1 1 protected from the photovoltaic modules 20 is placed in position relative to the base 120 and to the front face 12 by the intermediate of the frame 130 before being assembled to the side walls 16.
  • This embodiment is however more expensive than the production of the panel 1 in thermosetting materials (such as filled polybutylene tetraphthalate, filled polyethylene, etc.) only, in reason in particular of the necessary treatments of the metals used.
  • the process does not require a strict environment for its implementation, the steps generally performed in the clean room (such as the manufacture of modules) being carried out beforehand. It is therefore possible to assemble the panels 1 in situ (that is to say at the place of manufacture of the modules, etc.) or remotely (for example at the place of installation of the panel, or close to this one) by supplying the modules (manufactured in clean room), the lenses 30, the walls 16, the perforated frames 13a and 13b and the front face 12.

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Abstract

L'invention concerne un procédé de fabrication d'un panneau à concentration photovoltaïque (1), ledit panneau (1) comprenant : une face arrière (11) adaptée pour fixer en position une série de modules photovoltaïques (20); une face avant (12), une partie inférieure (13a, 13'a) d'un support (13, 13'), fixée sur la face avant, ledit support (13, 13') étant adapté pour fixer en position une série de systèmes de concentration d'énergie lumineuse (30), de sorte que chaque système de concentration (30) soit aligné avec au moins un module photovoltaïque (20) qui lui est associé; et des parois latérales (16), reliant la face arrière (11) et la face avant (12) de manière à définir un caisson (10) fermé; le procédé étant caractérisé en ce que la position respective des modules photovoltaïques (20) est fixée dans l'espace par rapport à la partie inférieure (13a) du support (13, 13'), lorsque la face avant (12), les parois latérales (16) et la face arrière (12) du caisson (10) sont assemblées avec les modules photovoltaïques (20) et la partie inférieure (13a, 13'a) du support (13, 13').

Description

PROCEDE DE FABRICATION D'UN PANNEAU A CONCENTRATION PHOTOVOLTAÏQUE
L'invention concerne la technologie solaire à concentration photovoltaïque.
Plus particulièrement, l'invention concerne les panneaux à concentration photovoltaïque.
Un panneau à concentration photovoltaïque est un dispositif permettant de convertir une énergie lumineuse en une énergie électrique. Il comprend notamment une série de récepteurs photovoltaïques, qui sont des composants électroniques semi-conducteurs adaptés pour générer un courant électrique lors de leur exposition à de la lumière transmise par un système de concentration de lumière, généralement une lentille ou un miroir.
Afin d'optimiser le flux lumineux transmis par les systèmes de concentration, les récepteurs photovoltaïques doivent être positionnés de manière très précise dans le centre focal desdits systèmes.
Il a donc été proposé d'utiliser des caissons afin de positionner précisément les récepteurs photovoltaïques par rapport aux systèmes de concentration. De tels caissons doivent être robustes, étanches, peu sensibles aux phénomènes de condensation et stables dans le temps, et comprennent généralement une face arrière, adaptée pour recevoir au moins un récepteur photovoltaïque et une face avant, adaptée pour recevoir au moins un système de concentration d'énergie lumineuse. La face avant et la face arrière sont reliées entre elles par des parois latérales de manière à définir une enceinte. On fixe alors sur les faces avant et arrière les systèmes de concentration et les récepteurs photovoltaïques de sorte que chaque récepteur soit positionné dans le centre focal du système de concentration qui lui est associé.
Afin de garantir le bon positionnement des récepteurs et des systèmes de concentration ainsi que leur stabilité dans le temps, les faces avant et arrière du caisson sont usinées avec un degré de précision élevé. Par ailleurs, après avoir fixé les récepteurs et les systèmes de concentration dans le caisson, ce dernier est généralement contraint de
FEU I LLE DE REM PLACEM ENT (RÈG LE 26) manière à ajuster leur positionnement relatif et garantir leur alignement. Cet ajustement peut notamment se faire à l'aide de caméras de précision.
Enfin, le caisson est généralement fabriqué en salle blanche pour limiter les défauts dus à la présence de poussières et/ou aux variations de température.
Ce procédé de fabrication est donc délicat et très contraignant, dans la mesure où il nécessite des outils et des locaux spécifiques. Son coût est par ailleurs élevé, puisque la qualité du panneau obtenu dépend non seulement de la finition et de la précision de fabrication initiale du caisson, mais aussi des contraintes qui lui sont appliquées après fixation des systèmes de concentration et des récepteurs afin de réajuster leur alignement.
Un autre inconvénient des procédés existants est que les panneaux ainsi obtenus sont difficiles à transporter et à monter sur leur lieu d'utilisation, notamment à cause de leur complexité de fabrication et de leur fragilité.
L'invention a donc pour objet de proposer un procédé de fabrication d'un panneau à concentration photovoltaïque qui soit de coût réduit par rapport aux procédés conventionnels, qui puisse être facilement transporté sur le lieu d'utilisation, et qui soit simple à mettre en œuvre du point de vue industriel.
Un autre objectif de l'invention est de proposer un procédé de fabrication permettant d'obtenir un panneau photovoltaïque robuste, étanche, et peu sensible aux problèmes de condensation, tout en ayant une bonne stabilité dans le temps et un bon rendement énergétique.
Pour cela, l'invention propose un procédé de fabrication d'un panneau à concentration photovoltaïque, ledit panneau comprenant :
- une face arrière adaptée pour fixer en position une série de modules photovoltaïques ;
- une face avant, - une partie inférieure d'un support fixée sur la face avant, ledit support étant adapté pour fixer en position une série de systèmes de concentration d'énergie lumineuse, de sorte que chaque système de concentration soit aligné avec au moins un module photovoltaïque qui lui est associé ; et
- des parois latérales, reliant la face arrière et la face avant de manière à définir un caisson fermé ;
le procédé étant caractérisé en ce que les modules photovoltaïques sont fixés dans l'espace de façon à être positionnés par rapport à la partie inférieure du support, tandis que la face avant, les parois latérales et la face arrière du caisson sont assemblées avec les modules photovoltaïques et la partie inférieure du support.
Certains aspects préférés mais non limitatifs du procédé de fabrication selon l'invention sont les suivants :
- on positionne les modules photovoltaïques dans l'espace les uns par rapport aux autres et par rapport à la partie inférieure du support; et
- on assemble la face avant avec la partie inférieure du support d'une part, et la face arrière avec les modules photovoltaïques d'autre part, en maintenant les modules photovoltaïques positionnés dans l'espace par rapport à la position des systèmes de concentration dans la partie inférieure ;
- il comprend en outre l'application d'un joint d'ajustement dans l'une au moins des zones du groupe suivant :
- entre tout ou partie des modules photovoltaïques et la face arrière du caisson,
- entre la face arrière du caisson et les flancs du caisson,
- entre la face avant du caisson et la partie inférieure ;
- il comprend en outre une étape ultérieure de fixation des systèmes de concentration de lumière sur la partie inférieure ; - le support est une plaque en verre sur laquelle est fixé un film comprenant les systèmes de concentration, et en ce que la partie inférieure est la face inférieure de ladite plaque ;
- les modules photovoltaïques sont fixés dans l'espace et positionnés par rapport à la partie inférieure du support par :
- positionnement de la partie inférieure du support sur un socle ; et
- positionnement des modules sur des pieds de calibrage, chaque pied de calibrage étant maintenu fixe par rapport au socle lors de l'application de la face avant sur la partie inférieure et agencé de sorte que lorsque les systèmes de concentration sont montés sur la partie inférieure, les modules photovoltaïques se retrouvent dans leur centre focal respectif ;
- les modules photovoltaïques sont positionnés dans l'espace et par rapport à la partie inférieure par :
- positionnement de la partie inférieure du support sur un socle ; et
- positionnement des modules sur un châssis de calibrage, le châssis de calibrage étant lui-même mis en position par rapport au socle et agencé de sorte que lorsque les faces et parois latérales du caisson sont assemblées avec les modules et la partie inférieure du support, les modules photovoltaïques se retrouvent dans le centre focal respectif desdits systèmes de concentration ;
- les modules photovoltaïques sont fixés sur la face arrière du caisson avant d'être positionnés sur le châssis de calibrage ;
- il comprend en outre une étape de fixation des systèmes de concentration sur la partie inférieure du support préalablement au positionnement de ladite partie inférieure sur le socle ; et
- il comprend en outre le positionnement du châssis par rapport au socle par l'intermédiaire d'au moins un pied de calibrage. Selon un deuxième aspect, l'invention propose une table de montage pour la fabrication d'un panneau à concentration photovoltaïque, le panneau comprenant :
- une face arrière adaptée pour fixer en position une série de modules photovoltaïques ;
- une face avant, supportant une partie inférieure d'un support ; et
- des parois latérales reliant la face arrière et la face avant de manière à définir un caisson fermé ;
la table de montage comprenant :
- un socle adapté pour recevoir la partie inférieure du support, et
- des moyens de calibrage destinés à recevoir et maintenir en position les modules photovoltaïques par rapport à la partie inférieure du support,
et étant caractérisée en ce que les moyens de calibrage sont positionnés dans l'espace par rapport au socle lors de l'assemblage des parois latérales et des faces du caisson avec les modules photovoltaïques (20) et la partie inférieure.
Certains aspect préférés mais non limitatifs de la table de montage selon l'invention sont les suivants :
- les moyens de calibrage comprennent un châssis, des pieds de calibrage et un support de montage, les pieds de calibrage et le support de montage étant adaptés pour positionner le châssis par rapport au socle ;
- le châssis est adapté pour recevoir la face arrière du caisson prémunie des modules photovoltaïques, tandis que le socle est adapté pour recevoir la face avant ;
- le socle présente une résistance aux déformations supérieure à celle de la face avant et de la partie inférieure ; et
- les pieds de calibrage sont fixés sur le socle. D'autres caractéristiques, buts et avantages de la présente invention apparaîtront mieux à la lecture de la description détaillée qui va suivre, et en regard des dessins annexés donnés à titre d'exemples non limitatifs et sur lesquels :
La figure 1 représente une forme de réalisation d'un panneau obtenu selon le procédé de l'invention ;
La figure 2 représente le panneau de la figure 1 , dont on a retiré l'une des parois latérales afin de voir sa face arrière ;
La figure 3 est une vue de profil d'un module photovoltaïque pouvant être utilisé dans le panneau des figures 1 et 2 ;
La figure 4a est un agrandissement d'une partie d'une première forme de réalisation d'un support adapté pour maintenir en position les systèmes de concentration et pouvant être utilisé dans l'invention vu de face ;
La figure 4b est un agrandissement de l'ensemble de la figure 4a vu en élévation;
La figure 4c est un agrandissement d'une deuxième forme de réalisation d'un support pouvant être utilisé dans l'invention, vu en élévation ;
La figure 4d est une vue en coupe de la figure 4c ;
La figure 5 représente une première forme de réalisation d'une table de montage et d'un panneau sur le point d'être assemblé conformes à l'invention; et
La figure 6 représente une deuxième forme de réalisation d'une table de montage conforme à l'invention.
On a représenté sur la figure 1 un panneau 1 à concentration photovoltaïque conforme à la présente invention.
Le panneau 1 a la forme générale d'un parallélépipède rectangle rigide dont la longueur et la largeur sont par exemple de l'ordre du mètre. Il comporte un caisson 10 présentant une face arrière 1 1 opposée à une face supérieure ou face avant 12, dans lesquelles sont fixées une série de modules photovoltaïques 20 et une série de systèmes de concentration de lumière 30 respectivement.
Le caisson 10 comporte en outre des parois latérales 16, pleines ou ajourées, adaptées pour maintenir les faces avant 12 et arrière 1 1 à une distance fixe l'une de l'autre et fermer le caisson 10.
Les modules photovoltaïques 20 sont conventionnels et peuvent être de tout type. Ils peuvent comprendre notamment des cellules multi- jonctions 21 , c'est-à-dire des cellules de grande efficacité constituées de plusieurs couches minces qui utilisent chacune l'épitaxie par jet moléculaire pour convertir différentes parties du spectre solaire et obtenir ainsi de meilleurs rendements de conversion. Par exemple, les cellules multi-jonctions 21 sont réalisées en associant des semi-conducteurs du type germanium (Ge), arséniure de gallium (GaAs), et gallium indium phosphide (GalnP2).
Les modules photovoltaïques 20 peuvent soit être disposés individuellement sur le caisson, soit de manière groupée, sous la forme de parquets de modules individuels solidaires entre eux.
Chaque cellule 21 est fixée, par collage ou brasage par exemple, sur un récepteur 22, ici une céramique, qui est lui-même fixé à un dissipateur 23. Le dissipateur 23 peut notamment être une tôle en cuivre, une tôle d'aluminium, ou encore un radiateur. La cellule 21 , le récepteur 22 et le dissipateur 23 sont alors fixés, par collage ou brasage, sur la face arrière 1 1 du caisson 10 par l'intermédiaire d'une collerette 24.
Les systèmes de concentration de lumière 30 peuvent notamment être des miroirs et/ou des lentilles en verre ou en plastique. Ici, il s'agit par exemple de lentilles de Fresnel, qui sont soit disposées individuellement sur le caisson 10, soit de manière groupée, sous la forme de parquets de lentilles individuelles solidaires entre elles. Il peut également s'agir d'un film comprenant des systèmes de concentration 30 obtenus par injection de silicone. Ce dernier mode de réalisation est connu de l'homme du métier et ne sera pas détaillé davantage ici.
Les parois 1 1 , 12 et 16 du caisson 10 peuvent être réalisées dans un ou plusieurs matériaux respectant les conditions suivantes : rigidité, étanchéité, résistance à des variations de températures comprises entre - 50°C et +100°C, et stabilité dans le temps des ces propriétés (c'est-à-dire peu voire pas de déformations dans le temps). Pour cela, les parois 1 1 , 12 et 16 peuvent subir des traitements locaux ou complets, chimiques ou thermiques, selon le matériau utilisé. Il peut s'agir par exemple d'une matière plastique ou métallique.
Selon une première forme de réalisation, la face avant 12 du caisson 10 est réalisée comme le reste du caisson 10 dans un alliage d'aluminium traité thermolaqué ou dans de l'acier (notamment de l'acier galvanisé), et est adapté pour recevoir et maintenir les lentilles 30 de manière étanche.
Par exemple, la face avant 12 peut supporter un ensemble 13 formé d'un cadre inférieur 13a et d'un cadre supérieur 13b (voir figures 4a et 4b). Sur les figures 4a et 4b, les cadres 13a et 13b sont ajourés et comportent chacun une série d'ouvertures 14a, 14b destinées à recevoir les lentilles 30, afin de les fixer en position dans l'espace les unes par rapport aux autres.
Pour des lentilles 30 de forme générale rectangulaire, les ouvertures 14a et 14b sont alors de forme rectangulaire complémentaire.
Pour une lentille de Fresnel individuelle de dimensions 16,5*16,5 cm, réalisée par réticulation d'un film plastique et d'une plaque de polyméthacrylate de méthyle (PMMA), la flèche est alors de l'ordre de 0,01 mm. De même, pour un parquet 30 de lentilles comprenant 3x2 lentilles individuelles, la flèche maximale obtenue est de l'ordre de 0,03 mm.
Les ouvertures 14a du cadre inférieur 13a peuvent en outre comporter, au niveau de leurs arêtes, au moins un ergot 15a destiné à venir s'engager dans une lumière (non représentée) associée réalisée dans la lentille 30.
De préférence, chaque ouverture 14a comporte au moins deux ergots 15a (voir figure 4a) adaptés pour être insérés dans deux lumières 15b (voir figure 4b) de la lentille (ou du parquet 30 de lentilles) qui lui sont associées. Les ergots 15a sont positionnés de préférence de part et d'autre de la lentille 30, afin de la maintenir dans le plan de l'ensemble 13 et de limiter ses déformations dans un plan normal à celui-ci. Par exemple, pour des ouvertures 14a et des lentilles 30 de forme générale rectangulaire, chaque ouverture 14a peut comprendre quatre ergots 15b centripètes disposés dans ses quatre coins (voir figure 4).
En variante, et de manière équivalente, les ergots 15a peuvent s'étendre depuis les lentilles 30 (ou parquets 30 de lentilles) vers les bords latéraux des ouvertures 14a associées, dans lesquels sont alors réalisées les lumières.
La mise en œuvre de tels systèmes (ergots 15a et lumières 15b) permet de garantir le bon positionnement des lentilles 30 par rapport aux cadres 13a et 13b quelles que soient les conditions extérieures (température, humidité, etc.). Par exemple, de fortes variations de températures (notamment entre le jour et la nuit dans certaines régions du globe, ou selon les saisons) peuvent entraîner une dilatation ou une rétractation des lentilles 30 au sein de l'ouverture 14 qui leur est associée. Le système d'ergots et de lumière compense alors les déformations en servant de guide aux lentilles lors de leur dilatation, en maintenant leur centre aligné avec les modules photovoltaïques quelle que soit la température, l'humidité, etc.
Chaque lentille 30 peut en outre être hermétiquement attachée à l'un au moins des cadres 13a et 13b, de préférence aux deux, par l'intermédiaire d'un joint d'étanchéité 18, par exemple en Ethylène- Propylène-Diène Monomère (EPDM) ou en Poly-Uretane (PU), il permet de garantir l'étanchéité de la face avant sans contraindre la dilatation de la lentille 30. Cette étape étant conventionnelle, elle ne sera pas décrite davantage ici.
L'ensemble 13 formé par les cadres 13a, 13b renfermant des lentilles 30 conformément à cette forme de réalisation est donc robuste et étanche, de par la mise en œuvre de joints 18 à l'interface avec les lentilles 30, tout en garantissant un déplacement négligeable du centre des lentilles 30 (de l'ordre de 0,2 mm pour une lentille de 169 x 169 mm) grâce à la présence notamment des ergots 15.
Les cadres 13a et 13b peuvent en outre être fixés ensemble, par exemple au moyen de vis 19.
Par ailleurs, les lentilles peuvent être assemblées avec les cadres 13a et 13b selon des techniques conventionnelles puis amenées sur le lieu d'assemblage, ce qui permet à la fois de maîtriser l'environnement dans lequel l'ensemble 13 formé des cadres 13a et 13b et des lentilles 30 est assemblé et de satisfaire au critère de tolérance interne sur l'alignement et le positionnement relatif des lentilles 30 par rapport aux cadres 13a, 13b.
Selon une deuxième forme de réalisation (illustrée sur les figures 4c et 4d), la face avant 12 du caisson 10 supporte non pas l'ensemble 13 composé des cadres 13a et 13b enfermant les lentilles 30, mais une plaque de verre 13' dont une face inférieure 13'a est recouverte d'un film en sil icône comprenant les systèmes de concentration 30. Cette forme de réalisation présente l'avantage d'être facilement réalisable du point de vue industriel et garantit à la fois le bon positionnement des systèmes de concentration 30 par rapport à la plaque 13', leur faible jeu ainsi que la robustesse de l'ensemble formé par les systèmes 30 et la plaque 13'.
Dans cette variante de réalisation, la plaque 13' n'est pas ajourée. Par ailleurs, le film silicone comprenant les systèmes de concentration 30 est fixé sur la face inférieure 13'a de la plaque 13', par exemple par réticulation. L'ensemble 13 (respectivement la plaque 13') ainsi formé est alors destiné à être appliqué et fixé sur la face avant 12 du caisson 10, par exemple au moyen de vis et/ou de colle, d'un joint étanche, etc. lors de l'assemblage du caisson 10. Par exemple, on applique la partie inférieure de l'ensemble (cadre inférieur 13a comportant les ergots 15 ou face inférieure 13'a de la plaque recouverte du film silicone) sur la face avant 12 du caisson 10, le cadre supérieur 13b (respectivement la face supérieure 13'b) étant alors orienté vers l'extérieur du caisson 10.
Ici, la face avant 12 est une armature comprenant quatre côtés opposés et parallèles entre eux formant un rectangle et destinés à être fixés sur la tranche des parois latérales 16 du caisson 10.
Enfin, la face arrière 1 1 comporte également des ouvertures 17 destinés à recevoir les modules 20 (ou parquets de modules 20). Nous allons à présent décrire un procédé de fabrication d'un panneau photovoltaïque à concentration 1 conforme à la présente invention. Le principe général du procédé consiste à aligner et à mettre en position, directement ou indirectement, les modules photovoltaïques 20 par rapport aux lentilles 30, et à venir fixer les éléments constitutifs du caisson 10 « autour » de ceux-ci, de manière à optimiser et garantir le positionnement relatif des modules 20 et des lentilles 30.
Pour cela, le procédé selon l'invention met notamment en œuvre une table de montage 100 adaptée pour mettre en position, directement ou indirectement, les modules 20 par rapport aux lentilles 30 et fixer les parois 16 et faces 1 1 , 12 du caisson 10 en les ajustant par rapport au positionnement relatif des modules 20 et des lentilles 30. La table de montage 100 a en effet pour fonction de mettre et maintenir ces éléments 20, 30 en position dans l'espace pendant tout le montage, de sorte que ce sont les parois du caisson 16, 1 1 , 12 qui sont contraintes de s'adapter à la position des modules 20 et des lentilles 30, et non l'inverse. Cette méthode de fabrication permet en outre de limiter les frais relatifs au surcoût engendré par une qualité initiale élevée du caisson 10, en investissant plutôt dans la table de montage 100 qui sera utilisée pour chaque assemblage et rentabilisée sur la durée avec le nombre de panneaux 1 assemblés.
Selon une première forme de réalisation illustrée sur la figure 5, la table de montage 100 comporte des pieds de calibrage 1 10, adaptés pour recevoir chacun un module photovoltaïque 20, et un socle 120 destiné à recevoir le cadre inférieur 13a.
Le socle 120 est réalisé de préférence dans un matériau ayant une résistance aux déformations plus importante que celle de la face avant 12 du caisson 10 et du cadre 13a, de manière à contraindre la face avant 12 à adopter sensiblement la forme de la surface sur laquelle elle est en appui. Par exemple, pour une face avant 12 réalisée dans un alliage d'aluminium ou en matière plastique, le socle 120 peut être en métal coulé.
Il est donc important ici d'usiner avec précision la surface du socle 120 qui est destinée à venir en contact avec le cadre 13a dans la mesure où c'est elle qui va déterminer le degré de tolérance de la partie supérieure finale du panneau (face avant 12 et ensemble 13).
Les pieds de calibrage 1 10 sont quant à eux fixes par rapport au socle 120 lors de l'assemblage des parois 16 et faces 1 1 , 12 du caisson 10 sur le cadre 13a. Par exemple, il peut s'agir de pieds en acier soudés ou fixés par toute technique conventionnelle sur le socle de la table de montage, perpendiculairement à celle-ci. Les modules photovoltaïques 20 sont alors positionnés sur l'extrémité libre des pieds 1 10, soit manuellement, soit automatiquement par l'intermédiaire de racks ou toute autre technique conventionnelle.
Afin de faciliter la tenue des modules 20 par les pieds, la surface de contact entre les pieds et les modules 20 peut être usinée.
Les dimensions et le positionnement relatif des pieds de calibrage
1 10 par rapport au socle 120 sont tels que, lorsque les modules 20 sont placés sur l'extrémité libre desdits pieds 1 10 et que le cadre 13a est placé sur le socle 120, les modules 20 sont disposés dans le centre focal de la lentille 30 qui leur sera associée.
Il est important de noter qu'à ce stade du procédé, les lentilles 30 ne sont généralement pas encore montées sur le cadre inférieur 13a, notamment si les pieds 1 10 sont fixés sur le socle 120, car les pieds passent alors à travers les ouvertures 14a du cadre 13a. Néanmoins, comme nous l'avons vu plus haut, le cadre supérieur 13b et les lentilles 30 peuvent être montés et fixés en position sur le cadre inférieur 13a avec une grande précision, ici de l'ordre de 0,1 mm. Par conséquent, en positionnant dans l'espace les modules 20 par rapport au cadre inférieur 13a par l'intermédiaire du socle 120 et des pieds de calibrage 1 10, on positionne indirectement les modules 20 par rapport aux lentilles 30 étant donné que la position des lentilles 30 est déterminée par rapport audit cadre inférieur 13.
On applique alors un joint d'ajustement sur la partie du cadre inférieur 13a qui est destinée à venir en appui sur la face avant 12 du caisson 10 et/ou sur la face avant 12.
De préférence, la face avant 12 et le cadre inférieur 13a sont dépoussiérés et dégraissés préalablement à leur assemblage afin d'améliorer leur adhésion et la qualité du panneau 1 obtenu.
Le joint d'ajustement peut être un adhésif structural du type colle à base de méthacrylate, de polyuréthane ou d'époxy, mono ou bi- composants, ou encore un joint à base d'élastomères (mastic silicone (MS) polymères). Selon le joint choisi, le procédé peut éventuellement comprendre une étape supplémentaire de traitement de la surface sur laquelle il est appliqué.
La quantité de joint appliquée peut également varier selon le type de joint choisi. Par exemple, pour un joint structural, on applique de préférence une bande mince d'une épaisseur inférieure ou égale à un millimètre, et de largeur comprise entre environ huit et dix millimètres, tandis que pour un joint à base d'élastomère, on applique une couche plus épaisse (d'au moins trois ou quatre millimètres).
Enfin, on applique, à pression et température déterminées et pendant une durée adaptée au joint choisi, la face avant 12 du caisson 10 sur le cadre inférieur 13a, et on les maintient en position l'un par rapport à l'autre jusqu'à séchage complet du joint d'ajustement.
Le joint d'ajustement a pour fonction d'absorber les imperfections des parois latérales 16 et de la face avant 12 et du cadre inférieur 13a
(ondulations locales, irrégularités de surface, dimensions insuffisamment précises, etc.) en se figeant. Les modules 20, qui sont maintenus en position par les pieds de calibrage 1 10, peuvent ainsi conserver leur alignement précis dans l'espace par rapport au cadre inférieur 13a puisque le caisson 10 est contraint de se conformer à leur position respective par le joint. Ce joint permet donc de manière avantageuse d'absorber une grande plage de défauts de fabrication et d'alignement du caisson 10, et donc de permettre de réduire le prix initial du caisson utilisé puisque les tolérances d'alignement sont plus souples.
La face arrière 1 1 peut être fixée sur les parois latérales 16 préalablement ou postérieurement à leur assemblage avec la face avant 12.
Avantageusement, un joint d'ajustement est également appliqué sur à la périphérie de tout ou partie des ouvertures 17 et/ou des modules 20, de sorte que la fixation des modules 20 sur la face arrière 1 1 se fasse également en compensant et en lissant les défauts de fabrication des différentes parties du caisson 10.
On voit donc bien que le procédé conforme à l'invention pousse le caisson 10 à s'adapter au positionnement relatif des modules 20 et des lentilles 30 en maintenant, durant toute la procédure d'assemblage des parois 16 et faces 1 1 , 12 du caisson 10, leur position relative fixe. Selon une deuxième forme de réalisation illustrée sur la figure 6, la table de montage 100 comporte un châssis de calibrage 130, adapté pour porter les modules photovoltaïques 20, et un socle 120, similaire au socle de la première forme de réalisation, destiné à recevoir la face avant 12 du caisson 10.
Cette deuxième forme de réalisation peut indifféremment être mise en œuvre dans le cas où le support 13, 13' destiné à recevoir et maintenir les systèmes de concentration 30 est l'ensemble 13 (cadres 13a et 13b enfermant les lentilles 30) ou la plaque de verre 13' sur laquelle est laminé le film en silicone servant de systèmes de concentration 30.
Dans la suite de cette description, nous décrirons la deuxième forme de réalisation du procédé en relation avec l'assemblage sur le caisson 10 des cadres 13a et 13b renfermant les lentilles 30. Ceci n'est cependant pas limitatif et peut être appliqué mutatis mutandis à la plaque 13' munie du film en silicone. Le rôle du cadre inférieur 13a sera alors joué par la face inférieure 13'a de la plaque 13' sur laquelle a été préalablement fixé le film silicone comprenant les systèmes de concentration 30, tandis que le rôle du cadre supérieur 13b sera joué par la face supérieure 13'b de la plaque qui est orientée vers l'extérieur du caisson 10.
Le châssis 130 est monté ici sur un support 140 mobile entre une première position, dans laquelle on met en place les modules photovoltaïques 20 sur le châssis 130 les uns par rapport aux autres, et une deuxième position, dans laquelle les modules 20 sont positionnés par rapport aux lentilles 30 par l'intermédiaire de la table de montage 100.
La deuxième position peut par exemple être déterminée avec précision par l'intermédiaire de moyens de calibrage 1 10 destinés à recevoir le châssis 130 muni des modules photovoltaïques 20. Ces moyens de calibrage 1 10 peuvent notamment être des pieds fixés sur le socle 120, comme dans le premier mode de réalisation, et fixer la distance séparant le socle 120 du châssis 140 lorsque celui-ci est dans la deuxième position.
De la sorte, les modules photovoltaïques 20 sont d'une part positionnés les uns par rapport aux autres sur le châssis de calibrage 130, et d'autre part par rapport aux lentilles 30 par l'intermédiaire des pieds de calibrage 1 10 dont la hauteur est telle que les modules sont séparés des lentilles d'une distance égale à la distance focale desdites lentilles lorsque le châssis est dans la deuxième position.
A nouveau, le socle 120 est de préférence réalisé dans un matériau ayant une résistance aux déformations plus importante que celle de la face avant 12 du caisson 10, de manière à contraindre la face avant 12 et l'ensemble 13 à adopter sensiblement la forme de la surface sur laquelle elle est en appui. Par exemple, pour une face avant 12 réalisée dans un alliage d'aluminium ou en matière plastique, le socle 120 peut être réalisé en métal coulé.
Dans cette forme de réalisation, on ne place pas directement la face avant 12 du caisson 10 sur le socle 120, mais plutôt l'ensemble 13 formé des cadres 13a et 13b et des lentilles 30. Pour cela, on positionne précisément l'ensemble 13 sur le socle 120 et par rapport aux pieds de calibrage 1 10. On pose alors un joint d'ajustement (tel que celui décrit précédemment en relation avec la première forme de réalisation) sur le cadre inférieur 13a et/ou sur la face avant 12, puis on applique le caisson 10 (comprenant déjà les parois 16 et faces 1 1 et 12 assemblées) sur le cadre inférieur 13a.
On obtient alors à ce stade un caisson 10 dont la face supérieure
(i.e. l'ensemble 13 appliqué sur la face avant 12) est complète et comprenant des parois latérales 16 et une face arrière 1 1 .
Avant que le joint d'ajustement ne soit solidifié, on applique les modules photovoltaïques 20 en positionnant le châssis de calibrage 130 par rapport aux pieds de calibrage 1 10, par exemple par translation le long de guides 141 du châssis 130 entre la première position et la deuxième position (dans laquelle le châssis 130 peut notamment reposer sur les pieds 1 10). On rappelle ici que :
• d'une part, les lentilles 30 sont positionnées les unes par rapport aux autres sur le socle 120, mais également par rapport au socle 120 lui-même et aux pieds de calibrage 1 10, et
• d'autre part, les modules 20 sont positionnés les uns par rapport aux autres et par rapport au châssis 130.
Ainsi, comme le châssis 130 est mis en position dans l'espace de manière précise et déterminée par rapport aux pieds de calibrage 1 10 grâce au support 140, la table de montage 100 permet bien de positionner dans l'espace les modules photovoltaïques 20 par rapport aux lentilles 30.
Bien entendu, le rôle des pieds de calibrage 1 10 peut être joué par un détecteur de position du châssis 130 par rapport au socle, une butée sur les guides du châssis 130, ou tout moyen équivalent permettant de positionner dans l'espace le châssis de calibrage 130 supportant les modules 20 par rapport au socle 120.
En variante de réalisation, le châssis 130 supportant les modules photovoltaïques 20 est fixe et le socle 120 supportant le caisson 10 assemblé à l'ensemble 13 est mobile : c'est alors le socle 120 et les pieds de calibrage 1 10 qui sont déplacés par rapport au châssis 140.
Avantageusement, on applique en outre un joint d'ajustement sur la partie des modules photovoltaïques 20 qui est destinée à venir en contact avec le caisson 10 et/ou sur la périphérie des ouvertures 17 de la face arrière 1 1 , afin de permettre une meilleure adaptation du caisson 10 au positionnement relatif des modules 20 et des lentilles 30.
Le panneau 1 ainsi obtenu présente donc les avantages suivants : il est robuste et étanche, grâce à la mise en œuvre de parois 16 et face 1 1 , 12 dans des matériaux adaptés tels que des alliages en aluminium ou des matières plastiques, ainsi que des joints garantissant notamment l'étanchéité entre les éléments constitutifs du caisson 10, les modules 20 et lentilles 30. Par ailleurs, les modules 20 sont positionnés de manière précise dans le centre focal des lentilles 30, de sorte qu'une grande partie du flux lumineux est transmis par les lentilles 30 aux modules 20.
Selon une variante de réalisation, le châssis 130 positionne non pas les modules photovoltaïques 20 sur la face arrière 12 déjà assemblée avec les parois latérales 16 du caisson 10, mais la face arrière 12 prémunie des modules 20 sur les parois latérales du caisson 10. Pour cela, le procédé de l'invention comprend les étapes suivantes :
- fixer de manière connue les systèmes de concentration 30 sur la face avant 12 par rapport à un point de référence,
- simultanément ou à un autre moment, fixer les modules photovoltaïques 20 sur la face arrière 1 1 , en tenant compte de la position des systèmes de concentration 30 par rapport au point de référence, puis
- placer le châssis 130 dans la première position et positionner la face arrière 1 1 munie des modules en position sur le châssis 130 par rapport au socle 120 et par rapport à la face avant 12 et aux systèmes de concentration 30, et
- amener le châssis 130 dans sa deuxième position de manière à fixer en position les modules photovoltaïques 20 par rapport aux systèmes de concentration par l'intermédiaire du positionnement de la face arrière 1 1 par rapport au socle et à la face avant 12, conformément au procédé de l'invention.
On comprendra bien entendu que l'invention couvre également le mode de réalisation dans lequel on positionne d'abord la face arrière munie des modules photovoltaïques 20 sur le châssis, puis on positionne les lentilles sur la face avant 12, tant que les modules 20 et les lentilles 30 sont mis en position les uns par rapport aux autres par l'intermédiaire du châssis 130, du socle 120 et/ou d'un point de référencement commun.
Lorsque les systèmes de concentration 30 sont des lentilles obtenues par injection d'un film de silicone disposées sur la face inférieure 13'a de la plaque de verre 13' (côté caisson), on fixe avantageusement la face inférieure de cette plaque de verre 13' sur la face avant 12 préalablement au positionnement de la face avant 12 par rapport à la face arrière 1 1 , par exemple par collage. Par ailleurs, dans cette forme de réalisation, le film de silicone 30 est de préférence disposé à distance des bords de la plaque de verre 13' de sorte que seule la plaque de verre 13' est en contact avec les parois latérales 16 du caisson 10.
Le procédé de l'invention peut comprendre des variantes de réalisation fonction des matériaux constitutifs du caisson 10 et de la face arrière 1 1 . En effet, selon les matériaux utilisés, le caisson 10 peut être réalisé d'un seul tenant, notamment lorsqu'il est en matière plastique, ou par assemblage de plusieurs éléments, par exemple avec des rivets et/ou de la colle.
Selon une première variante de réalisation, le caisson 10 est réalisé en matière plastique du type thermodurcissable (telle que du polybutylène tétraphtalate chargé, du polyéthylène chargé, etc.).
Il est alors possible de réaliser les faces avant 12 et arrière 1 1 ainsi que les parois latérales 16 d'un seul tenant, par exemple par injection, puis de séparer la face arrière 1 1 des parois 16 afin d'y insérer ou appliquer les systèmes de concentration 30 et les modules photovoltaïques 20 respectivement.
Lors de la fabrication du panneau 1 , on place alors la face avant 12, qui est d'un seul tenant avec les parois latérales 16, sur le socle 120, puis on ramène la face arrière munie des modules photovoltaïques 20 grâce au châssis.
Cette forme de réalisation présente divers avantages.
Tout d'abord, les matériaux thermodurcissables sont plus simples à traiter et présentent de meilleurs niveaux de confiance que l'aluminium ou l'acier. Par ailleurs, l'utilisation d'un tel matériau permet de limiter les désalignements potentiels dus aux flux concentrés d'énergie lors de l'utilisation du panneau 1 . Par ailleurs, la réalisation en une pièce de l'ensemble des faces 1 1 , 12 et 16 du caisson permet de garantir leur bonne correspondance et leur complémentarité lors du réassemblage de la face arrière 1 1 avec le reste du caisson 10 tout en augmentant la cadence de fabrication des panneaux 1 , celle-ci n'étant pas ralentie par des étapes d'assemblages manuels. Cette réalisation en une seule pièce présente en particulier des avantages lorsque le panneau 1 est de taille modérée, c'est-à-dire de l'ordre du mètre.
Enfin, cette forme de réalisation permet, en connaissant le positionnement précis des systèmes de concentration 30 par rapport à la face avant 12, de positionner les modules photovoltaïques 20 par rapport à la face arrière 1 1 . Il ne reste alors plus qu'à positionner de la face arrière 1 1 par rapport à la face avant 12 sur la table de montage 100.
Le positionnement des modules photovoltaïques 20 par rapport aux lentilles 30peut être effectué sur différents sites au moyen d'un même outil . Il est dès lors très simple et pertinent de le réaliser au plus près du site d'installation du panneau 1 .
Selon une deuxième variante de réalisation, seules les parois latérales 16 et la face avant 12 sont réalisées d'un seul tenant dans un matériau thermodurcissable (tel que du polybutylène tétraphtalate chargé, du polyéthylène chargé, etc.), la face arrière 1 1 étant réalisée dans un matériau différent (par exemple du métal) ou similaire, puis rapportée sur les parois latérales 16 (après positionnement des modules photovoltaïques 20) par le châssis 130 sur la table de montage 100.
De préférence, la face arrière 1 1 est alors réalisée dans un alliage d'aluminium traité thermolaqué ou en acier. Elle est ensuite fixée sur les parois latérales au moyen de rivets et/ou de colle, par exemple une colle à base de silicone.
Enfin, selon une dernière variante, l'ensemble des parois 1 1 , 12 et 16 du caisson 10 est réalisé en métal, tel que l'alliage d'aluminium traité thermolaqué ou l'acier. La face avant 12 et les parois latérales 16 sont alors assemblées ensemble, notamment par rivets et/ou collage avant d'être placées sur le socle 120, puis la face arrière 1 1 prémunie des modules photovoltaïques 20 est mise en position par rapport au socle 120 et à la face avant 12 par l'intermédiaire du châssis 130 avant d'être assemblée aux parois latérales 16. Cette variante de réalisation est cependant plus coûteuse que la réalisation du panneau 1 dans des matériaux thermodurcissables (tels que du polybutylène tétraphtalate chargé, du polyéthylène chargé, etc.) uniquement, en raison notamment des traitements nécessaires des métaux utilisés.
On notera par ailleurs que le procédé ne nécessite pas d'environnement strict pour sa mise en œuvre, les étapes réalisées généralement en salle blanche (telles que la fabrication des modules) étant réalisées préalablement. Il est donc possible d'assembler les panneaux 1 in situ (c'est-à-dire sur le lieu de fabrication des modules, etc.) ou à distance (par exemple sur le lieu d'installation du panneau, ou à proximité de celui-ci) en approvisionnant les modules (fabriqués en salle blanche), les lentilles 30, les parois 16, les cadres ajourés 13a et 13b et la face avant 12.

Claims

REVENDICATIONS
1 . Procédé de fabrication d'un panneau à concentration photovoltaïque (1 ), ledit panneau (1 ) comprenant :
- une face arrière (1 1 ) adaptée pour fixer en position une série de modules photovoltaïques (20) ;
- une face avant (12),
- une partie inférieure (13a, 13'a) d'un support (13, 13'), fixée sur la face avant, ledit support (13, 13') étant adapté pour fixer en position une série de systèmes de concentration d'énergie lumineuse (30), de sorte que chaque système de concentration (30) soit aligné avec au moins un module photovoltaïque (20) qui lui est associé ; et
- des parois latérales (16), reliant la face arrière (1 1 ) et la face avant (12) de manière à définir un caisson (10) fermé ;
le procédé étant caractérisé en ce que la position respective des modules photovoltaïques (20) est fixée dans l'espace par rapport à la partie inférieure (13a) du support (13, 13') lorsque la face avant (12), les parois latérales (16) et la face arrière (12) du caisson (10) sont assemblées avec les modules photovoltaïques (20) et la partie inférieure (13a, 13'a) du support (13, 13').
2. Procédé de fabrication selon la revendication 1 , dans lequel :
- on positionne les modules photovoltaïques (20) dans l'espace les uns par rapport aux autres et par rapport à la partie inférieure (13a, 13'a) du support (13, 13') ; et
- on assemble la face avant (12) avec la partie inférieure (13a, 13'a) du support (13, 13') d'une part, et la face arrière (1 1 ) avec les modules photovoltaïques (20) d'autre part, en maintenant les modules photovoltaïques (20) positionnés dans l'espace par rapport à la position des systèmes de concentration dans la partie inférieure (13a, 13'a).
3. Procédé selon l'une des revendications 1 et 2, caractérisé en ce qu'il comprend en outre l'application d'un joint d'ajustement dans l'une au moins des zones du groupe suivant :
entre tout ou partie des modules photovoltaïques (20) et la face arrière (1 1 ) du caisson (10),
entre la face arrière (1 1 ) du caisson (10) et les flancs du caisson
(10),
entre la face avant (12) du caisson (10) et la partie inférieure (13a, 13'a).
4. Procédé selon l'une des revendications 1 à 3, caractérisé en ce qu'il comprend en outre une étape ultérieure de fixation des systèmes de concentration de lumière (30) sur la partie inférieure (13a, 13'a).
5. Procédé selon l'une des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que le support (13') est une plaque (13') en verre sur laquelle est fixé un film comprenant les systèmes de concentration (30), et en ce que la partie inférieure est la face inférieure (13'a) de ladite plaque.
6. Procédé selon l'une des revendications 1 à 5, caractérisé en ce que les modules photovoltaïques (20) sont fixés dans l'espace et positionnés par rapport à la partie inférieure (13a, 13'a) du support (13, 13') par :
- positionnement de la partie inférieure (13a, 13'a) du support (13, 13') sur un socle ; et
- positionnement des modules (20) sur des pieds de calibrage (1 10), chaque pied de calibrage (1 10) étant maintenu fixe par rapport au socle (12) lors de l'application de la face avant (12) sur la partie inférieure (13a, 13'a) et agencé de sorte que lorsque les systèmes de concentration (30) sont montés sur la partie inférieure (13a, 13'a), les modules photovoltaïques (20) se retrouvent dans leur centre focal respectif.
7. Procédé selon la revendication 6, caractérisé en ce que les modules photovoltaïques (20) sont positionnés dans l'espace et par rapport à la partie inférieure (13a, 13'a) par :
- positionnement de la partie inférieure (13a, 13'a) du support (13, 13') sur un socle (120) ; et
- positionnement des modules (20) sur un châssis de calibrage (130), le châssis de calibrage (130) étant lui-même mis en position par rapport au socle (120) et agencé de sorte que lorsque les faces et parois latérales (1 1 , 12, 16) du caisson (10) sont assemblées avec les modules (20) et la partie inférieure (13a, 13'a) du support (13, 13'), les modules photovoltaïques (20) se retrouvent dans le centre focal respectif desdits systèmes de concentration (30).
8. Procédé selon la revendication 7, dans lequel les modules photovoltaïques (20) sont fixés sur la face arrière (1 1 ) du caisson (10) avant d'être positionnés sur le châssis de calibrage (130).
9. Procédé selon l'une des revendications 7 et 8, comprenant en outre une étape de fixation des systèmes de concentration (30) sur la partie inférieure (13a, 13'a) du support (13, 13') préalablement au positionnement de ladite partie inférieure (13a, 13'a) sur le socle (120).
10. Procédé selon la revendication 9, comprenant en outre le positionnement du châssis (130) par rapport au socle (120) par l'intermédiaire d'au moins un pied de calibrage (1 10).
1 1 . Table de montage (100) pour la fabrication d'un panneau (1 ) à concentration photovoltaïque, le panneau (1 ) comprenant : - une face arrière (1 1 ) adaptée pour fixer en position une série de modules photovoltaïques (20) ;
- une face avant (12), supportant une partie inférieure (13a, 13'a) d'un support (13, 13') ; et
- des parois latérales (16) reliant la face arrière (1 1 ) et la face avant (12) de manière à définir un caisson (10) fermé ;
la table de montage comprenant :
- un socle (120) adapté pour recevoir la partie inférieure (13a, 13'a) du support (13, 13'), et
- des moyens de calibrage (1 10, 130, 140) destinés à recevoir et maintenir en position les modules photovoltaïques (20) par rapport à la partie inférieure (13a, 13'a) du support (13, 13'),
et étant caractérisée en ce que les moyens de calibrage (1 10, 130, 140) sont positionnés dans l'espace par rapport au socle (120) lors de l'assemblage des parois latérales et des faces (1 1 , 12, 16) du caisson (10) avec les modules photovoltaïques (20) et la partie inférieure (13a, 13'a).
12. Table de montage (100) selon la revendication 1 1 , caractérisée en ce que les moyens de calibrage comprennent un châssis (130), des pieds de calibrage (1 10) et un support de montage (141 ), les pieds de calibrage et le support de montage étant adaptés pour positionner le châssis (130) par rapport au socle (120).
13. Table de montage (100) selon la revendication 12, dans laquelle le châssis (130) est adapté pour recevoir la face arrière (1 1 ) du caisson (10) prémunie des modules photovoltaïques (20), tandis que le socle (120) est adapté pour recevoir la face avant (12).
14. Table de montage (100) selon l'une des revendications 1 1 à 13, caractérisée en ce que le socle (120) présente une résistance aux déformations supérieure à celle de la face avant (12) et de la partie inférieure (13a, 13'a).
15. Table de montage (100) selon l'une des revendications 1 1 à 14, caractérisée en ce que les pieds de calibrage (1 10) sont fixés sur le socle (120).
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