WO2012052373A1 - Methode de determination de la transmission opto-energetique d'un materiau transparent ou translucide et dispositif pour sa mise en oeuvre - Google Patents

Methode de determination de la transmission opto-energetique d'un materiau transparent ou translucide et dispositif pour sa mise en oeuvre Download PDF

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WO2012052373A1
WO2012052373A1 PCT/EP2011/068054 EP2011068054W WO2012052373A1 WO 2012052373 A1 WO2012052373 A1 WO 2012052373A1 EP 2011068054 W EP2011068054 W EP 2011068054W WO 2012052373 A1 WO2012052373 A1 WO 2012052373A1
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sheet
cell
radiation
photovoltaic
response
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PCT/EP2011/068054
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Ingrid Marenne
Yannick Sartenaer
François LECOLLEY
Sergio Vicini
Jean-François VERMOERE
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AGC Glass Europe SA
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    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01J—MEASUREMENT OF INTENSITY, VELOCITY, SPECTRAL CONTENT, POLARISATION, PHASE OR PULSE CHARACTERISTICS OF INFRARED, VISIBLE OR ULTRAVIOLET LIGHT; COLORIMETRY; RADIATION PYROMETRY
    • G01J1/00—Photometry, e.g. photographic exposure meter
    • G01J1/02—Details
    • G01J1/08—Arrangements of light sources specially adapted for photometry standard sources, also using luminescent or radioactive material
    • 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 present invention relates to a method for determining the opto-energetic transmission of a transparent or translucent material, in particular in sheet form, having a good reliability, a good reproducibility of the measurements and allowing a simplified measurement, more precise and faster on larger surface samples.
  • the invention also relates to a device for implementing such a method.
  • the glass used is a printed glass. Special patterns on the surface of the glass allow additional gain in transmission. This type of glass diffuses light significantly.
  • the optical properties of a transparent or even translucent material are currently measured by means of UV-VIS-IR spectrophotometry so as to cover the solar spectrum (typically 290 to 2500 nm).
  • the spectrophotometers used are most often equipped with an integrating sphere which makes it possible to collect all the light transmitted by the material, including the light that is diffused, that is to say the light outside the specular direction. The presence of this sphere is therefore of course essential in the particular case of the measurement of diffusing materials.
  • An integrating sphere 150 mm in diameter is generally used.
  • the integration sphere is not sufficient. Indeed, in this case, there are variations in the reproducibility measurement as well as inhomogeneities depending on where the measurement is made. These artifacts are linked in particular to the inhomogeneity of the printed glass and to the sphere which is never a perfect sphere, in particular because of the presence of the openings and the screens inside this link. A difference in illumination in the sphere between the previous calibration and the actual measurement introduces an error into the result. The accuracy of the measurements is in this case of the order of 1% or even higher, which is unacceptable in the field of solar glass for which a variation of 0.1% in transmission generates a significant increase in the efficiency of the PV module, for example.
  • the conventional analysis surface in a spectrophotometric method is of the order of a few cm 2 , which constitutes a major drawback in the event of inhomogeneity of the analyzed material, whether in the mass or on the surface.
  • problems of inhomogeneity are common in the case of a printed glass and / or having a layer;
  • the object of the invention is in particular to overcome the aforementioned drawbacks of the methods of the prior art by solving the technical problem, namely to provide a method for determining the opto-energetic transmission of a transparent or translucent material, particularly in the form of a sheet, giving reliable, accurate and reproducible results.
  • Another object of the invention is to provide a method for determining the opto-energetic transmission of a material, transparent or translucent, in particular in the form of a sheet, which is fast.
  • Another object of the invention is to provide a method for determining the opto-energetic transmission of a transparent material. or translucent, particularly in the form of a sheet, which allows the measurement of sheet of material larger than those accessible by conventional methods.
  • An object of the invention is also to provide a method for determining the opto-energetic transmission of a material, transparent or translucent, in particular in the form of a sheet, which can be used online, for example in the context quality control in production plant.
  • the invention relates to a method for determining the opto-energetic transmission of a sheet of a transparent or translucent material, comprising the following successive stages:
  • the invention is based on a completely new and inventive approach because it solves the disadvantages of the prior art and solve the technical problem.
  • the inventors have indeed demonstrated, surprisingly, that it was possible to adapt an apparatus known as a "flash test" to allow the determination of the transmission of a transparent or translucent material.
  • the “flash test” usually makes it possible to determine in particular the performance of a photovoltaic cell (PV) or more particularly of a solar panel including photovoltaic cells connected in series as well as their conversion efficiency of solar energy. This type of test is only currently dedicated to the control of production of PV cells or solar panels.
  • the principle of the "flash test” is as follows: a photovoltaic cell or a solar panel is placed under a light source producing a flash whose spectrum reproduces the solar spectrum. Then, the current - voltage curve is measured to determine the properties of the cell or panel.
  • a photovoltaic cell or a solar panel is placed under a light source producing a flash whose spectrum reproduces the solar spectrum. Then, the current - voltage curve is measured to determine the properties of the cell or panel.
  • Such a device known from the prior art is shown diagrammatically in FIG.
  • the known device typically has a source (1) generating electromagnetic radiation (2) reaching a photovoltaic cell (3) whose performance is determined by means of measurement means ( 4).
  • the known device also comprises a photovoltaic control cell (5) connected (6) to the source (1) and to maintain irradiance of the constant source throughout the duration of the measurement but also between two measurements.
  • the inventors have demonstrated that the positioning of a sheet of a transparent or translucent material between the photovoltaic cell of the device of the "flash test" and its light source allowed the determination of the opto-energetic transmission of the material.
  • the method according to the invention makes it possible to solve the disadvantages of the prior art. In particular, it has the following advantages in particular:
  • Another advantage of the method of the invention is that it is not or only slightly dependent on the nature of the material, whether it is diffusing or not, since this method uses the amount of radiation that will actually cross the sheet and will arrive to measuring cell (it does not matter whether this radiation is broadcast or not).
  • the invention also relates to a device for implementing this method.
  • the invention relates to a device for determining the opto-energetic transmission of a sheet of a transparent or translucent material, comprising:
  • FIG. 2 schematically represents an embodiment of a device according to the invention and illustrates the general principle of the method according to the invention
  • FIG. 3 represents the correlation between the response of the measuring cell and the opto-energetic transmission of different sheets of transparent, non-diffusing material.
  • the method of the invention makes it possible to determine the opto-energetic transmission of a transparent or translucent material.
  • opto-energetic transmission of a material is meant the amount of energy transmitted through said material.
  • the transmission is usually given as a percentage.
  • the light transmission (TL) represents the percentage of the light flux emitted between the 380 to 780 nm wavelengths that is transmitted through the material.
  • the energy transmission (TE) represents the percentage of the energy flux typically emitted between the wavelengths of 290 to 2500 nm (solar spectrum) which is transmitted through the material, and in the particular case of photovoltaics, typically between 330 and 1150 nm (commonly called solar transmission or TS).
  • the material for which the opto-energy transmission is determined is in the form of a sheet (16).
  • a sheet (16) according to the invention has two main faces and at least three edges.
  • a sheet (16) according to the invention may, for example, have a thickness ranging from 0.1 mm to 25 mm.
  • the material according to the invention is transparent or translucent.
  • transparent material is meant a material that at least partially transmits energy radiation.
  • translucent material is meant a material which at least partially transmits energy radiation but the transmitted radiation is at least partially diffused, that is to say outside the specular direction.
  • the material according to the invention may, for example, be glass, plastic or a crystal (for example, NaCl or CaF 2 ).
  • the sheet (16) of the material is a sheet of glass and, in particular, a sheet of soda-lime-silica glass.
  • the glass sheet may comprise at least one main face which is matted, sandblasted, printed or textured. Such a face is diffusing because it has more or less significant irregularities on the surface of the glass.
  • the glass sheet may also comprise at least one main face which is covered with a transparent or translucent layer, diffusing or not.
  • the glass sheet may also include a main face that is matted, sanded, printed or textured and a main face that is covered with a transparent or translucent layer.
  • the main face that is mate, sandblasted, printed or textured may be the same as that which is covered by the layer.
  • the layer may be present on the main face which is opposite to that which is matted, sandblasted, printed or textured.
  • the layer may be any transparent or translucent layer chosen according to the desired property and applications of the glass sheet.
  • the layer may be a conductive oxide layer or an anti-reflective layer.
  • the method according to the invention comprises a first step comprising exposure to electromagnetic radiation (12) of at least a portion of one of the main faces of the sheet (16) to be analyzed.
  • the electromagnetic radiation (12) according to the invention can be in different wavelength ranges, ranging from ultraviolet to infrared.
  • the electromagnetic radiation (12) according to the invention is produced by a source (11) which can be an incandescent lamp, a flash lamp or a light emitting source such as an LED lamp.
  • the electromagnetic radiation (12) according to the invention is advantageously spatially uniform.
  • the radiation (12) from the source (11) can pass through an optical filter system.
  • an optical filter system makes it possible to generate spatially uniform radiation at its output. It can also be used to generate at its output radiation near the solar spectrum.
  • the sheet (16) is placed between the source (11) of the radiation (12) and a photovoltaic measuring cell (13).
  • the sheet is exposed directly to the radiation (12) of the source (11).
  • directly exposed it is meant that the radiation (12) from the source (11) (and the filter system, if any) does not encounter any obstacle before crossing the sheet (16).
  • the sheet is placed at a distance relatively close to the cell, of the order of a few centimeters.
  • the radiation (12) need not cover the entire surface of the sheet (16) to be analyzed.
  • the sheet (16) must completely cover the photovoltaic measuring cell (13) so that the energy reaching said cell corresponds only to the energy previously transmitted through the material.
  • the photovoltaic measuring cell (13) according to the invention has an area of at least 5 cm 2 .
  • a cell of this size makes it possible to average the response of the material over a large area and to reduce or eliminate the effects of inhomogeneity in the material mass or on its surface.
  • the method according to the invention is therefore less sensitive to surface inhomogeneities than for the known methods of spectrophotometry, analyzing a region of the order of 1 or 2 cm 2 typically.
  • the surface of the photovoltaic measuring cell (13) is at least 50 cm 2 .
  • the duration of the exposure of the sheet (16) to the electromagnetic radiation (12) is less than 1 second and preferably less than 100 ms. This is particularly advantageous because the total time required for a measurement is therefore reduced compared to known methods of spectrophotometry and because it restricts heating of the photovoltaic measuring cell (13).
  • the exposure of the sheet (16) to the electromagnetic radiation (12) is continuous. This is advantageous for making online measurements involving the scrolling of the glass sheets.
  • the irradiance of the radiation (12) must be maintained at a constant value. This is chosen in particular according to the sensitivity of the cell, its certification or the field of application of the analyzed material. Irradiance, also known as irradiance, is defined as the electromagnetic radiation density (12), per unit area, incident on the plane of the sheet (16). Irradiance is generally expressed in watts per square meter (W / m 2 ). Preferably, the irradiance of the electromagnetic radiation (12) according to the invention is maintained at a constant value of 1000 W / m 2 .
  • the irradiance of the radiation is maintained at a constant value chosen by means of regulation cooperating with said source (11).
  • these regulating means comprise at least one photovoltaic control cell (15) exposed directly to said radiation (12) at the same time as the sheet (16).
  • directly exposed it is meant that the radiation (12) the source (11) (and the filter system, if present) does not encounter any obstacle before reaching the photovoltaic control cell (15).
  • the regulating means make it possible to guarantee a constant exposure from one measurement to another.
  • the photovoltaic measuring cell (13) may consist of a semiconductor based on silicon (amorphous, monocrystalline or multicrystalline), copper selenide and indium (CuIn (Se) 2 or CuInGa (Se) 2) or cadmium telluride (CdTe). It may also be a so-called “tandem" cell comprising a monolithic stack of two simple cells such as, for example, a thin layer of amorphous silicon on crystalline silicon.
  • the method according to the invention comprises a second step comprising the capture by the photovoltaic measuring cell (13) of the electromagnetic energy of the radiation (12) which is transmitted through the sheet (16), and a third step comprising the measuring the response of the photovoltaic cell (13) to said radiation (12).
  • the photovoltaic measuring cell (13) which receives the energy transmitted by the sheet (16) will then produce electricity (photovoltaic effect).
  • the current produced is a function of the energy received by the cell (13) and therefore of the energy transmitted by the sheet (16).
  • Measuring the response of the photovoltaic cell (13) to said radiation (12) can be achieved by conventional means typically involving a variable voltage source and an ammeter.
  • the response of the cell that can be measured is the maximum power (peak), the open-circuit voltage, the peak power voltage (peak), the peak power intensity (peak) or the intensity short circuit current, Icc.
  • the next step according to the method of the invention comprises converting the response of the photovoltaic cell (13) into an opto-energetic transmission value of the sheet (16).
  • the only parameter that varies according to the invention is the energy flow transmitted and which actually accesses to the cell, which is a function of the analyzed sheet.
  • the conversion is performed by means of a conversion factor which is the correlation coefficient between the response of the photovoltaic measurement cell (13) and the opto-energetic transmission.
  • the conversion factor according to the invention can be determined advantageously by measuring the response of the cell for at least one reference sheet whose opto-energetic transmission is known. Transmission of the reference sheet may be known via conventional methods such as spectrophotometry.
  • the reference sheet (s) is (are) made of a non-diffusing material, because for this type of material, the value of their measured transmission, using a spectrophotometer for example, is relatively reliable for the reasons already stated above.
  • the determination of the correlation factor can be obtained by means of the graph carrying the transmission of the reference sheet (s) as a function of the corresponding response of the measurement cell.
  • the correlation thus obtained may correspond, for example, to a linear, logarithmic, exponential or polynomial trend curve, depending on the choice made for the response that is measured.
  • this trend curve it is then possible to determine the transmission value of any unknown sheet (16) of transparent or translucent material by measuring only the response produced by the measuring cell (13) and then converting it.
  • the establishment of this trend curve constitutes a calibration step because it defines the conversion factor to be applied to the measured response to convert it into opto-energetic transmission.
  • the ERU my e response of this photovoltaic llule (13) is the intensity of the short circuit current, Isc
  • the short circuit current being directly proportional to the energy received by the measuring cell ( 13), it is therefore directly proportional to the transmission of the sheet (16).
  • the measured response is the short-circuit current
  • the correlation between response and transmission is close to a linear trend line.
  • the short-circuit current is zero when the transmission of the sheet is zero (opaque sheet) then the linear trend curve obtained passes through the origin and a single reference sheet is in principle necessary for get the correlation.
  • the use of more than a reference sheet is nevertheless particularly advantageous insofar as the correlation factor is then calculated much more accurate and the coefficient of determination (R 2) approaches the value of 1 .
  • the determination of the conversion factor can be done once for a given device according to the invention.
  • this calibration step can be performed at the beginning of each analysis campaign, or periodically (for example, daily), or before each measurement.
  • converting the response of the photovoltaic measuring cell (13) to an opto-energy transmission value may be optional when it is a question of evaluating a transmission gain in relative terms.
  • the method then consists in comparing the responses of the measuring cell (13) obtained for several different sheets together without going through the conversion step.
  • the present invention therefore also covers a method for comparing the performance in opto-energy transmission of at least two sheets of a transparent or translucent material, the method comprising the following successive steps for each sheet (16):
  • the measured response of the photovoltaic cell is the intensity of the short-circuit current Icc.
  • the present invention also covers a device adapted to implement the methods according to the invention and which comprises: a) a source (11) of electromagnetic radiation (12); b) radiation irradiance control means (12) cooperating with the source (11) to maintain irradiance at a selected constant value; c) a photovoltaic measuring cell (13); d) a sheet (16) of transparent or translucent material, placed between the source (11) and the photovoltaic measuring cell (13), and completely covering said cell (13); e) means (14) for measuring the response of the photovoltaic cell (13).
  • the measuring means (14) of the response of the photovoltaic cell measures the intensity of the short-circuit current Icc.
  • the means for regulating the radiation irradiance (12) comprise at least one cell photovoltaic control (15).
  • Such regulating means make it possible to maintain the irradiance at a constant value and thus to guarantee a constant exposure from one measurement to another.
  • the photovoltaic control cell (15) is placed substantially in the same plane as the photovoltaic measuring cell (13).
  • the device may also comprise a horizontal support intended to receive the sheet (16) to be analyzed.
  • the horizontal support comprises at least one stop means for correctly positioning the sheet on said support relative to the measuring cell and the control cell, if appropriate.
  • Such means also allow a reproducible placement of the sheet a few centimeters above the measuring cell.
  • the device of the invention may also include conventional shading means, to prevent contamination of the measurements by ambient light.
  • the device and the method according to the invention can be used as part of a quality control in a production plant.
  • the device of the invention can be placed on a production line of transparent or translucent material sheet.
  • Figure 3 shows the values of TS (in%) relative to the short-circuit current Icc values of the measuring cell (in mA). This graph shows the existence of a substantially linear correlation between these two parameters (R 2 > 0.99). The equation of the line then gives access to the conversion factor which makes it possible to pass from the value of Icc to a value of TS. - Reproducibility experience:
  • a comparative experiment was conducted to evaluate the reproducibility of the measurement made using the method and the device according to the invention compared to that obtained with a conventional spectrophotometer.
  • Three 30x30 cm 2 sheets of printed Solatex® type (AGC) glass with a thickness of about 4 mm were analyzed. These leaves were measured five times at different locations, each by a different measurement technique and at different times.
  • the dispersion of the measurements made is then analyzed by calculating the maximum variation between the different measured transmission values (Max-Min).
  • the parameter compared during this experiment is the solar transmission TS calculated between 330 and 1150 nm in agreement with the solar spectrum expressed in the ISO9845 (TS) standard.
  • the first sample was measured using a Perkin-Elmer Lambda 900 type spectrophotometer without a liquid of index (procedure 1). In order to enable the measurement, it was necessary to cut the sample into nine pieces of 10x10 cm 2 of which five were measured. The TS parameter was then determined based on the transmission spectra. With regard to the second sample, a Perkin-Elmer Lambda 900 spectrophotometer, this time including an accessory dedicated to the measurement of large samples, was also used, which made it possible to dispense with the cutting phase of the glass sheet. In addition, a procedure involving index liquid has been implemented in order to reduce the influence of the diffusing pattern of the sample (procedure 2).
  • a drop of ethyl salicylate was deposited on one of the main faces of the glass sheet and was encapsulated between the sheet and a quartz plate. This operation was performed in 5 locations of the sheet which were then measured using the spectrophotometer. The TS parameter was then determined based on the transmission spectra. The last sample was measured using the device and the method of the invention (procedure 3).
  • a "flash test” device of the Pasan brand of the "CTL 306 Cell tester” type and whose connectives for measuring photovoltaic cells have been dismantled, has been used.
  • a photovoltaic measuring cell monocrystalline silicon size 18x18 cm 2 encapsulated and previously aged was installed under the source.
  • Source luminaire consists of a xenon flash lamp and has been implemented in such a way as to optimize the correspondence of its emission spectrum with that of the sun (AM 1.5), the spatial distribution of the irradiance on the measuring surface and the stability of the light intensity during the exposure of the sample.
  • the device used is in accordance with the highest level of accuracy described in the international standard IEC 60904-9.
  • the control device used in the device according to the invention is controlled by a photovoltaic control cell and has been configured in such a way that the light source of the device delivers an irradiance of 1000 W / m 2 for 4 ms in a constant and reproducible manner. .
  • Three sets of samples produced under different conditions were measured. These samples consist of an antireflective layer deposited on a substrate glass sheet. For each layer, two types of sheet were used: a float glass sheet 30x30cm 2 with a thickness of about 4 mm and a sheet of glass type Solatex ® 30x30cm 2 thick about 4 mm. The layer was deposited at the same time and under the same conditions on both types of sheets, so that the properties of the layer are substantially identical regardless of the glass supporting said layer. In order to characterize the performance of the layer, the transmission value of each of the substrates used for the different measurement series was evaluated according to the procedure 3 described previously.
  • the main face which is exposed directly to the radiation of the source may be indifferently the face carrying the layer or the opposite face, since the measured parameter depends on the transmission.
  • the performance of the layer is then evaluated by subtracting the transmission value of a reference substrate (without a layer) from that measured on the substrate carrying the layer (transmission gain).
  • the parameter for which correlations have been established is the solar transmission TS calculated between 330 and 1150 nm in agreement with the solar spectrum expressed in ISO9845.

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Abstract

La présente invention concerne une méthode de détermination de la transmission opto-énergétique d'une feuille d'un matériau transparent ou translucide, comprenant les étapes successives suivantes : a) l'exposition à un rayonnement électromagnétique de la feuille, la feuille étant placée entre la source du rayonnement et une cellule photovoltaïque de mesure, la feuille recouvrant totalement la cellule et l'irradiance du rayonnement étant maintenue à une valeur constante choisie; b) la capture par la cellule de l'énergie transmise au travers de la feuille; c) la mesure de la réponse de la cellule au rayonnement; et d) la conversion de la réponse de la cellule en une valeur de transmission opto-énergétique. Une telle méthode présente une bonne fiabilité, en particulier pour des feuilles d'un matériau diffusant, une bonne reproductibilité des mesures et elle permet une mesure simplifiée, plus précise et plus rapide sur des feuilles de surface plus grande. L'invention concerne également un dispositif pour la mise en œuvre d'une telle méthode.

Description

Méthode de détermination de la transmission opto-énergétique d'un matériau transparent ou translucide et dispositif pour sa mise en œuvre
La présente invention concerne une méthode de détermination de la transmission opto-énergétique d'un matériau transparent ou translucide, en particulier sous forme de feuille, présentant une bonne fiabilité, une bonne reproductibilité des mesures et permettant une mesure simplifiée, plus précise et plus rapide sur des échantillons de surface plus grande. L'invention concerne également un dispositif pour la mise en œuvre d'une telle méthode.
Dans le domaine des applications solaire, en particulier dans le cas des applications solaires de type photovoltaïque (PV) et thermique, il est courant d'utiliser comme protection des modules une feuille de verre. Il est bien entendu dans ce cas très avantageux, pour des questions de rendement, d'augmenter la quantité de rayonnement qui traverse le verre et qui fait son chemin vers l'élément PV (par exemple, des cellules en silicium polycristallin). Des verres de qualité « solaire », tels que des verres dits « extra-clairs », sont souvent proposés du fait de leur transmission énergétique et lumineuse particulièrement élevée par rapport des verres classiques du type « clairs ». De même, des verres présentant une couche antiréfléchissante (AR) sont également proposés car la réduction des réflexions du verre permet d'en augmenter sa transmission.
Pour certaines applications, le verre utilisé est un verre imprimé. Des motifs particuliers sur la surface du verre permettent un gain supplémentaire en transmission. Ce type de verre diffuse de façon importante la lumière. De manière générale, les propriétés optiques d'un matériau transparent ou même translucide sont mesurées à l'heure actuelle grâce à la spectrophotométrie UV-VIS-IR de façon à couvrir le spectre so laire (typiquement de 290 à 2500 nm). Les spectrophotomètres utilisés sont le plus souvent équipés d'une sphère d'intégration qui permet de recueillir toute la lumière transmise par le matériau, y compris la lumière qui est diffusée, c'est- à-dire la lumière hors de la direction spéculaire. La présence de cette sphère est dès lors bien entendu indispensable dans le cas particulier de la mesure de matériaux diffusants. Une sphère d'intégration de 150 mm de diamètre est généralement utilisée.
Cependant, dans le cas de matériau diffusant de manière importante, comme par exemple les verres imprimés, la sphère d'intégration n'est pas suffisante. En effet, dans ce cas, on constate des variations dans la mesure en reproductibilité de même que des inhomogénéités selon l'endroit où se fait la mesure. Ces artefacts sont liés notamment à Γ inhomogénéité du verre imprimé et à la sphère qui n'est jamais une sphère parfaite du fait notamment de la présence des ouvertures et des écrans à l'intérieur de ce lie - ci. Une différence d'illumination dans la sphère entre le calibrage préalable et la mesure proprement dite introduit une erreur dans le résultat. La précision des mesures est dans ce cas de l'ordre de 1 % ou même supérieur, ce qui est inacceptable dans le domaine du verre solaire pour lequel une variation de 0,1 % en transmission génère une augmentation significative du rendement du module PV, par exemple.
Il a été proposé de réduire l'effet néfaste de la diffusion dans l'utilisation des techniques spectrophotométriques par l'ajout d'un liquide d'indice. Cette méthode consiste à déposer une goutte d'un liquide dont l'indice de réfraction est identique à celui d'un matériau à mesurer et de recouvrir ce liquide avec une lame de quartz dont l'absorption est considérée comme nulle. Cette méthode permet de réduire l'erreur sur la valeur absolue du résultat mais la reproductibilité n'est pas nécessairement améliorée. De plus, cette méthode demande un temps de préparation non négligeable avec des produits réputés nocifs pour la santé. L'étape de préparation de l'échantillon est d'ailleurs une source supplémentaire de variation du résultat si les conditions de préparations ne sont pas strictement identiques (ce qui n'est jamais le cas) . Finalement, l'absorption du quartz n'est jamais strictement nulle sur toute la gamme spectrale, ce qui influence la valeur absolue de la mesure.
Une autre manière de réduire l'effet néfaste de la diffusion dans l'utilisation des techniques spectrophotométriques, en particulier pour des verres imprimés, est le polissage préalable de la face imprimée de l'échantillon avant la mesure. Cependant, cette technique pose l'hypothèse que le motif du verre imprimé ne présente aucun effet sur la transmission, ce qui n'est généralement pas le cas. Elle nécessite également un temps de préparation non négligeable, et peut être une source supplémentaire de variation du résultat. Finalement, elle est impossible à utiliser en cas d'échantillons présentant une couche.
Dès lors, à l'heure actuelle, il est très difficile, voire impossible, d'obtenir une valeur de transmission absolue et fiable pour des matériaux diffusants.
De plus , les méthodes connues présentent d' autres inconvénients d'ordre pratique :
- les dimensions des échantillons pouvant être mesurés (de l'ordre de 10x10 cm) sont assez limitées, ce qui constitue une limitation majeure notamment pour des produits verriers trempés impossible à découper pour la mesure. ;
la surface d'analyse classique dans une méthode spectrophotométrique est de l'ordre de quelques cm2 ce qui constitue un inconvénient majeur en cas d' inhomogénéité du matériau analysé, que ce soit dans la masse ou en surface. En particulier, de telles problèmes d' inhomogénéité sont courants dans le cas d'un verre imprimé et/ou comportant une couche ;
- la mesure est également assez longue (le plus souvent 5 minutes minimum au total), ce qui constitue une limitation majeure pour la mise en œuvre de ces méthodes dans le cadre d'un contrôle qualité en usine (mesure en ligne).
Il y a donc un besoin réel d'une méthode permettant d'avoir accès, de façon fiable, répétable et rapide, à la valeur absolue en transmission énergétique/lumineuse de matériaux diffusants.
Ainsi, l'invention a notamment pour objectif de pallier aux inconvénients précités des méthodes de l'art antérieur en résolvant le problème technique, à savoir fournir une méthode de détermination de la transmission opto-énergétique d'un matériau, transparent ou translucide, en particulier sous forme d'une feuille, donnant des résultats fiables, précis et reproductibles. Un autre objectif de l'invention est de fournir une méthode de détermination de la transmission opto-énergétique d'un matériau, transparent ou translucide, en particulier sous forme d'une feuille, qui soit rapide.
Un autre objectif de l'invention est de fournir une méthode de détermination de la transmission opto-énergétique d'un matériau, transparent ou translucide, en particulier sous forme d'une feuille, qui permet la mesure de feuille de matériau de taille supérieure à celles accessibles par les méthodes classiques.
Un objectif de l'invention est également de fournir une méthode de détermination de la transmission opto-énergétique d'un matériau, transparent ou translucide, en particulier sous forme d'une feuille, qui puisse être utilisée en ligne, par exemple dans le cadre du contrôle de qualité en usine de production.
Finalement, un autre objectif de l'invention est de fournir une solution aux désavantages de l'art antérieur qui soit simple, rapide et économique. Conformément à un mode de réalisation particulier, l'invention concerne une méthode de détermination de la transmission opto-énergétique d'une feuille d'un matériau transparent ou translucide, comprenant les étapes successives suivantes :
a) l'exposition à un rayonnement électromagnétique d'au moins une partie d'une des faces principales de la feuille, la feuille étant placée entre la source dudit rayonnement et une cellule photovoltaïque de mesure, ladite feuille recouvrant totalement ladite cellule et Γ irradiance du rayonnement étant maintenue à une valeur constante choisie;
b) la capture par ladite cellule de l'énergie électromagnétique du rayonnement transmis au travers de la feuille;
c) la mesure de la réponse de la cellule photovoltaïque au rayonnement;
d) la conversion de la réponse de la cellule photovoltaïque en une valeur de transmission opto-énergétique. Ainsi, l'invention repose sur une approche tout à fait nouvelle et inventive car elle permet de solutionner les inconvénients de l'art antérieur et de résoudre le problème technique posé. Les inventeurs ont en effet mis en évidence, de façon surprenante, qu'il était possible d'adapter un appareillage connu sous le nom de « flash test », afin de permettre la détermination de la transmission d'un matériau transparent ou translucide.
Le « flash test » permet usuellement de déterminer notamment les performances d'une cellule photovoltaïque (PV) ou plus particulièrement d'un panneau solaire incluant des cellules photovoltaïques connectées en série ainsi que leur rendement de conversion de l'énergie solaire. Ce type de test est uniquement dédié à l'heure actuelle au contrôle de production de cellules PV ou de panneaux solaires. Le principe du « flash test » est le suivant : une cellule photovoltaïque ou un panneau solaire est placé sous une source lumineuse produisant un flash dont le spectre reproduit le spectre solaire. Ensuite, la courbe de courant - tension est mesurée permettant de déterminer les propriétés de la cellule ou du panneau. Un tel dispositif connu de l'art antérieur est schématisé à la figure 1 : il présente typiquement une source (1) générant un rayonnement électromagnétique (2) atteignant une cellule photovoltaïque (3) dont les performances sont déterminées grâce à des moyens de mesure (4) . Le dispositif connu comporte également une cellule photovoltaïque de contrôle (5) reliée (6) à la source (1) et permettant de maintenir irradiance de la source constante pendant toute la durée de la mesure mais également entre deux mesures.
En particulier, les inventeurs ont mis en évidence le fait que le positionnement d'une feuille d'un matériau transparent ou translucide entre la cellule photovoltaïque du dispositif du « flash test » et sa source lumineuse permettait la détermination de la transmission opto-énergétique du matériau. La méthode selon l'invention permet de résoudre les inconvénients de l'art antérieur. En particulier, elle présente notamment les avantages suivants :
- pas d'utilisation d'un spectrophotomètre :
- plus de nécessité d'une sphère d'intégration ;
- nette amélioration de la reproductibilité de la mesure des échantillons diffusants par rapport aux mes ures à l ' aid e d ' un spectrophotomètre ;
- obtention d'une réponse beaucoup plus rapidement par rapport à la réponse d'un spectrophotomètre, ce qui permet d'une part, de pouvoir réaliser une statistique de mesures et d'autre part, de réaliser ces mesures en ligne, dans le cadre d'un contrôle de production notamment ;
- analyse d'une zone (qui correspond à la surface de la cellule photovoltaïque de mesure) beaucoup plus large que dans le cas d'un spectrophotomètre, ce qui permet de moyenner la réponse du matériau sur une plus grande surface et diminuer ou supprimer les effets d' inhomogénéité du matériau ou de sa surface ;
- pas de préparation d'échantillon ;
- possibilité de mesurer des feuilles de matériau de dimension quelconque et donc absence de limitation dans la dimension des échantillons de sorte que la découpe préalable n'est a priori plus nécessaire.
Un autre avantage de la méthode de l'invention est qu'elle n'est pas ou peu dépendante de la nature du matériau, qu'il soit diffusant ou non, puisque cette méthode utilise la quantité de rayonnement qui traversera effectivement la feuille et arrivera à cellule de mesure (peu importe que ce rayonnement soit diffusée ou non).
L'invention concerne également un dispositif pour la mise en œuvre de cette méthode. Selon un mode de réalisation particulier, l'invention concerne un dispositif pour la détermination de la transmission opto- énergétique d'une feuille d'un matériau transparent ou translucide, comprenant :
a) une source de rayonnement électromagnétique ;
b) des moyens de régulation de l'irradiance du rayonnement, coopérant avec la source afin de maintenir l'irradiance à une valeur constante choisie;
c) une cellule photovoltaïque de mesure ;
d) une feuille d'un matériau transparent ou translucide, placée entre la source et la cellule photovoltaïque de mesure, et recouvrant totalement ladite cellule ;
e) des moyens de mesure de la réponse de la cellule photovoltaïque.
D' autres caractéristiques et avantages de l' invention apparaîtront plus clairement à la lecture de la description suivante de modes de réalisation préférentiels, donnés à titre de simples exemples illustratifs et non limitatifs, et des figures annexées, parmi lesquels : la figure 2 représente schématiquement un mode de réalisation d'un dispositif selon l'invention et illustre le principe général de la méthode selon l'invention; et la figure 3 représente la corrélation entre la réponse de la cellule de mesure et la transmission opto-énergétique de différentes feuilles de matériau transparent, non diffusant.
La méthode de l'invention permet de déterminer la transmission opto-énergétique d'un matériau transparent ou translucide. Par transmission opto-énergétique d'un matériau, on entend la quantité d'énergie transmise au travers dudit matériau. La transmission est généralement donnée en pourcentage. En particulier, la transmission lumineuse (TL) représente le pourcentage du flux de lumière émis entre les longueurs d'onde de 380 à 780 nm qui est transmis au travers du matériau. La transmission énergétique (TE) représente le pourcentage du flux énergétique émis typiquement entre les longueurs d'onde de 290 à 2500 nm (spectre solaire) qui est transmis au travers du matériau, et dans le cas particulier du photovoltaïque, typiquement entre 330 et 1150 nm (appelée communément transmission solaire ou TS).
Selon l'invention, le matériau pour laquelle la transmission opto-énergétique est déterminée est sous la forme d'une feuille (16). Une feuille (16) selon l'invention possède deux faces principales et au moins trois bords. Une feuille (16) selon l'invention peut, par exemple, avoir une épaisseur allant de 0,1 mm à 25 mm.
Le matériau selon l'invention est transparent ou translucide. Par matériau transparent, on entend désigner un matériau qui transmet au moins partiellement un rayonnement énergétique. Par matériau translucide, on entend désigner un matériau qui transmet au moins partiellement un rayonnement énergétique mais le rayonnement transmis est au moins partiellement diffus, c'est-à-dire hors de la direction spéculaire. Le matériau selon l'invention peut, par exemple, être du verre, du plastique ou un cristal (par exemple, NaCl ou CaF2).
Selon un mode de réalisation préféré, la feuille (16) du matériau est une feuille de verre et, en particulier, une feuille de verre silico- sodo-calcique. Selon ce mode de réalisation de l'invention, la feuille de verre peut comporter au moins une face principale qui est matée, sablée, imprimée ou texturée. Une telle face est diffusante car elle comporte des irrégularités plus ou moins importantes à la surface du verre. Toujours selon ce mode de réalisation préféré, la feuille de verre peut également comporter au moins une face principale qui est recouverte d'une couche transparente ou translucide, diffusante ou non. La feuille de verre peut également comporter une face principale qui est matée, sablée, imprimée ou texturée et une face principale qui est recouverte d'une couche transparente ou translucide. La face principale qui est matée, sablée, imprimée ou texturée peut être la même que celle qui est recouverte par la couche. Alternativement, la couche peut être présente sur la face principale qui est opposée à celle qui est matée, sablée, imprimée ou texturée.
La couche peut être toute couche transparente ou translucide choisie en fonction de la propriété recherchée et des applications de la feuille de verre. Par exemple, la couche peut être une couche d'oxyde conducteur ou une couche anti-réfléchissante.
La méthode selon l'invention comporte une première étape comprenant l'exposition à un rayonnement électromagnétique (12) d'au moins une partie d'une des faces principales de la feuille (16) à analyser. Le rayonnement électromagnétique (12) selon l'invention peut se trouver dans différents domaines de longueur d'ondes, allant de l'ultraviolet à l'infrarouge.
Le rayonnement électromagnétique (12) selon l'invention est produit par une source (11) qui peut être une lampe à incandescence, une lampe à éclair ou alors une source électroluminescente comme une lampe à LED. Le rayonnement électromagnétique (12) selon l'invention est avantageusement spatialement uniforme.
Selon un mode de réalisation avantageux, le rayonnement (12) issu de la source (11) peut passer au travers d'un système de filtres optiques. Un tel système permettre de générer à sa sortie un rayonnement spatialement uniforme. Il peut également permettre de générer à sa sortie un rayonnement de proche du spectre solaire.
Selon l'invention, la feuille (16) est placée entre la source (11) du rayonnement (12) et une cellule photovoltaïque de mesure (13). De manière avantageuse, la feuille est exposée directement au rayonnement (12) de la source (11). Par exposée directement, on entend que le rayonnement (12) issu de la source (11) (et du système de filtres, le cas échéant) ne rencontre aucun obstacle avant de traverser la feuille (16).
Avantageusement, la feuille est placée à une distance relativement proche de la cellule, de l'ordre de quelques centimètres. Il n'est pas nécessaire que le rayonnement (12) couvre la totalité de la surface de la feuille (16) à analyser. Par contre, la feuille (16) doit recouvrir totalement la cellule photovoltaïque de mesure (13) de manière à ce que l'énergie qui atteint ladite cellule correspond uniquement à de l'énergie préalablement transmise au travers du matériau.
Avantageusement, la cellule photovoltaïque de mesure (13) selon l'invention a une surface d'au moins 5 cm2. Une cellule de cette dimension permettent de moyenner la réponse du matériau sur une grande surface et diminuer ou supprimer les effets d' inhomogénéité dans la masse matériau ou à sa surface. La méthode selon l'invention est de ce fait moins sensible à des inhomogénéités de surface que pour les méthodes connues de spectrophotométrie, analysant une zone de l'ordre de 1 ou 2 cm2 typiquement. Encore plus avantageusement, la surface de la cellule photovoltaïque de mesure (13) est d'au moins 50 cm2.
Selon un mode de réalisation préféré, la durée de l'exposition de la feuille (16) au rayonnement électromagnétique (12) est inférieure à 1 seconde et, de préférence, inférieure à 100 ms. Ceci est tout particulièrement avantageux car le temps total nécessaire à une mesure est donc diminué par rapport aux méthodes connues de spectrophotométrie et car cela restreint échauffement de la cellule photovoltaïque de mesure (13). Alternativement, selon un autre mode de réalisation, l'exposition de la feuille (16) au rayonnement électromagnétique (12) est continue. Ceci est avantageux pour effectuer des mesures en ligne impliquant le défilement des feuilles de verre.
De plus, selon l'invention, l'irradiance du rayonnement (12) doit être maintenue à une valeur constante. Celle-ci est choisie notamment en fonction de la sensibilité de la cellule, de sa certification ou du domaine d'application du matériau analysé. L'irradiance, également appelée éclairement énergétique, co rre s p o n d a u f lu x d e ray o n n e m e nt électromagnétique (12), par unité de surface, incident sur le plan de la feuille (16). L'irradiance est exprimée généralement en watts par mètre carré (W/m2). De manière préférée, l'irradiance du rayonnement électromagnétique (12) selon l'invention est maintenue à une valeur constante de 1000 W/m2.
Selon un mode préféré, l'irradiance du rayonnement est maintenue à une valeur constante choisie grâce à des moyens de régulation coopérant avec ladite source (11). Avantageusement, ces moyens de régulation comprennent au moins une cellule photovoltaïque de contrôle (15), exposée directement audit rayonnement (12) en même temps que la feuille (16). Par exposée directement, on entend que le rayonnement (12) issu de la source (11) (et du système de filtres, le cas échéant) ne rencontre aucun obstacle avant d'atteindre la cellule photovoltaïque de contrôle (15). En particulier, cela veut dire que la feuille (16) du matériau ne peut recouvrir la cellule photovoltaïque de contrôle (15). Les moyens de régulation permettent de garantir une exposition constante d'une mesure à une autre.
La cellule photovoltaïque de mesure (13) peut être constituée d'un semi-conducteur à base de silicium (amorphe, monocristallin ou multicristallin), de séléniure de cuivre et d'indium (CuIn(Se)2 ou CuInGa(Se)2) ou de tellurure de cadmium (CdTe). Il peut également s'agir d'une cellule dite "tandem" comprenant un empilement monolithique de deux cellules simples comme, par exemple, une couche mince de silicium amorphe sur du silicium cristallin.
La méthode selon l'invention comporte une deuxième étape comprenant la capture par la cellule photovoltaïque de mesure (13) de l'énergie électromagnétique du rayonnement (12) qui est transmis au travers de la feuille (16), et une troisième étape comprenant la mesure de la réponse de la cellule photovoltaïque (13) audit rayonnement (12).
La cellule photovoltaïque de mesure (13) qui reçoit l'énergie transmise par la feuille (16) va alors produire de l'électricité (effet photovoltaïque). Le courant produit est fonction de l'énergie reçue par la cellule (13) et donc de l'énergie transmise par la feuille (16).
La mesure de la réponse de la cellule photovoltaïque (13) audit rayonnement ( 12 ) peut être réalisée par des moyens conventionnels impliquant typiquement une source de tension variable et un ampèremètre. Selon l'invention, la réponse de la cellule qui peut être mesurée est la puissance maximale (crête) , la tension en circuit ouvert, la tension à puissance maximale (crête), l'intensité à puissance maximale (crête) ou l'intensité du courant de court-circuit, Icc. L'étape suivante selon la méthode de l'invention comprend la conversion de la réponse de la cellule photovoltaïque (13) en une valeur de transmission opto-énergétique de la feuille (16).
Puisque, selon l'invention, l'irradiance reste constante à une valeur choisie et que la cellule photovoltaïque de mesure (13) reste toujours identique, le seul paramètre qui varie selon l'invention est le flux d'énergie transmis et qui accède effectivement à la cellule, qui est fonction de la feuille analysée.
Selon un mode de réalisation préféré, la conversion est réalisée grâce à un facteur de conversion qui est le coefficient de corrélation entre la réponse de la cellule photovoltaïque de mesure (13) et la transmission opto- énergétique. Le facteur de conversion selon l'invention peut être déterminé avantageusement en mesurant la réponse de la cellule pour au moins une feuille de référence dont la transmission opto-énergétique est connue. La transmission de la feuille de référence peut être connue via des méthodes classiques telles que la spectrophotométrie.
Avantageusement, la ou les feuilles de référence est(sont) faite(s) d'un matériau non diffusant, car pour ce type de matériau, la valeur de leur transmission mesurée, à l'aide d'un spectrophotomètre par exemple, est relativement fiable pour les raisons déjà énoncées précédemment. La détermination du facteur de corrélation peut être obtenue grâce au graphe portant la transmission de la(des) feuille (s) de référence en fonction de la réponse correspondante de la cellule de mesure. La corrélation ainsi obtenue peut correspondre, par exemple, à une courbe de tendance linéaire, logarithmique, exponentielle ou polynomiale, dépendante du choix réalisé pour la réponse qui est mesurée.
Grâce à cette courbe de tendance, il est ensuite possible de déterminer la valeur de transmission de toute feuille (16) inconnue de matériau transparent ou translucide en mesurant uniquement la réponse produite par la cellule de mesure (13) et en la convertissant ensuite. En d'autres mots, l'établissement de cette courbe de tendance constitue une étape de calibrage car elle définit le facteur de conversion à appliquer sur la réponse mesurée pour la convertir en transmission opto-énergétique.
Avantageusement, la réponse mes uré e de la ce llule photovoltaïque (13) selon l'invention est l'intensité du courant de court circuit, Icc Le courant de court circuit étant directement proportionnel à l'énergie reçue par la cellule de mesure (13), celui-ci est donc directement proportionnel à la transmission de la feuille (16). Lorsque la réponse mesurée est le courant de court-circuit, la corrélation entre la réponse et la transmission est proche d'une courbe de tendance linéaire. Et, si on considère que le courant de court-circuit est nul lorsque la transmission de la feuille est nulle (feuille opaque) alors, la courbe de tendance linéaire obtenue passe par l'origine et une seule feuille de référence est en principe nécessaire pour obtenir la corrélation. Dans tous les cas, l'utilisation de plus d'une feuille de référence est néanmoins particulièrement avantageuse dans la mesure où le facteur de corrélation calculé est alors beaucoup plus précis et le coefficient de détermination (R2) se rapproche de la valeur de 1. De manière pratique, la détermination du facteur de conversion peut se faire une seule fois pour un dispositif donné selon l'invention. Alternativement et afin de s'affranchir de dérives éventuelles de la corrélation, cette étape de calibrage peut être réalisée au début de chaque campagne d'analyses, ou de manière périodique (par exemple, quotidiennement), ou encore avant chaque mesure.
Avantageusement, plusieurs facteurs de conversion peuvent être déterminés si des matériaux aux propriétés optiques relativement différentes sont analysés.
Finalement, la conversion de la réponse de la cellule photovoltaïque de mesure (13) en une valeur de transmission opto- énergétique peut s'avérer facultative lorsqu'il s'agit d'évaluer un gain de transmission en relatif. La méthode consiste alors à comparer entre elles les réponses de la cellule de mesure (13) obtenues pour plusieurs feuilles différentes, sans passer par l'étape de conversion.
La présente invention couvre dès lors également une méthode de comparaison des performances en transmission opto-énergétique d'au moins deux feuilles d'un matériau transparent ou translucide, méthode comprenant les étapes successives suivantes pour chaque feuille (16) :
a) l'exposition à un rayonnement électromagnétique (12) d'au moins une partie d'une des surfaces de la feuille (16), la feuille (16) étant placée entre la source (11) dudit rayonnement (12) et une cellule photovoltaïque de mesure (13), ladite feuille (16) recouvrant totalement ladite cellule (13) et l'irradiance du rayonnement étant maintenue à une valeur constante choisie; b) la capture par ladite cellule (13) de l'énergie électromagnétique du rayonnement (12) transmis au travers de la feuille (16); c) la mesure de la réponse de la cellule photovoltaïque (13) au rayonnement (12);
et la méthode comprenant ensuite la comparaison des réponses obtenues pour chaque feuille.
De manière préférée, la réponse mesurée de la cellule photovoltaïque est l'intensité du courant de court circuit Icc.
La présente invention couvre également un dispositif adapté à la mise en œuvre des méthodes selon l'invention et qui comprend : a) une source (11) de rayonnement électromagnétique (12); b) des moyens de régulation de irradiance du rayonnement (12), coopérant avec la source (11) afin de maintenir irradiance à une valeur constante choisie; c) une cellule photovoltaïque de mesure (13); d) une feuille (16) d'un matériau transparent ou translucide, placée entre la source (11) et la cellule photovoltaïque de mesure (13), et recouvrant totalement ladite cellule (13); e) des moyens de mesure (14) de la réponse de la cellule photovoltaïque (13).
Avantageusement, les moyens de mesure (14) de la réponse de la cellule photovoltaïque mesure l'intensité du courant de court circuit Icc.
Selon un mode de réalisation préféré, les moyens de régulation de l'irradiance du rayonnement (12) comprennent au moins une cellule photovoltaïque de contrôle (15). De tels moyens de régulation permettent de maintenir l'irradiance à une valeur constante et ainsi garantir une exposition constante d'une mesure à une autre. De manière préférée, la cellule photovoltaïque de contrôle (15) est placée sensiblement dans le même plan que la cellule photovoltaïque de mesure (13).
Selon l'invention, le dispositif peut également comprendre un support horizontal destiné à recevoir la feuille (16) à analyser. Avantageusement, le support horizontal comporte au moins un moyen de butée permettant de positionner correctement la feuille sur ledit support par rapport à la cellule de mesure et à celle de contrôle, le cas échéant. De tels moyens permettent également un placement reproductible de la feuille à quelques centimètres au dessus de la cellule de mesure.
Le dispositif de l'invention peut également comprendre des moyens d'occultation classique, permettant d'éviter une contamination des mesures par la lumière ambiante.
Du fait de leurs avantages cités précédemment, le dispositif et la méthode selon l'invention peuvent être utilisés dans le cadre d'un contrôle de qualité en usine de production. En particulier, le dispositif de l'invention peut être placé sur une ligne de production de feuille de matériau transparent ou translucide.
Les exemples qui suivent illustrent l'invention, sans intention de limiter de quelque façon sa couverture.
Exemples - détermination du facteur de conversion au départ de feuilles de verre non diffusant:
Les valeurs de transmission énergétique de feuilles de référence en verre flotté (verre plat non diffusant) de différentes natures (clair, extra- clair, avec et sans couche et dont l'épaisseur varie entre de 2 et 6 mm) ont été préalablement déterminées à l'aide d'un spectrophotomètre classique du type Perkin-Elmer Lambda 900. Ces valeurs de transmission énergétique (en particulier, la transmission solaire (TS) calculée entre 330 et 1150 nm en accord avec le spectre solaire exprimé dans la norme ISO9845) ont été portées en graphique en fonction du courant de court circuit mesuré, à l'aide du dispositif de l'invention, en plaçant chacune des feuilles de verre de référence entre la source et la cellule photovoltaïque de mesure , conformément à l'invention.
La figure 3 montre les valeurs de TS (en %) par rapport aux valeurs de courant de court circuit Icc de la cellule de mesure (en mA). Ce graphique met en évidence l'existence d'une corrélation sensiblement linéaire entre ces deux paramètres (R2 > 0,99). L'équation de la droite donne alors accès au facteur de conversion permettant de passer de la valeur de Icc à une valeur de TS. - Expérience de reproductibilité :
Une expérience comparative a été menée afin de d'évaluer la reproductibilité de la mesure réalisée à l'aide de la méthode et du dispositif selon l'invention par rapport à celle obtenue avec un spectrophotomètre classique. Trois feuilles de dimensions 30x30 cm2 de verre imprimé de type Solatex® (AGC) d'une épaisseur d'environ 4 mm ont été analysées. Ces feuilles ont été mesurées cinq fois à des endroits différents, chacune par une technique de mesure différente et à des moments différents. La dispersion des mesures réalisées est ensuite analysée en calculant la variation maximum entre les différentes valeurs de transmission mesurées (Max-Min). Le paramètre comparé lors de cette expérience est la transmission solaire TS calculée entre 330 et 1150 nm en accord avec le spectre solaire exprimé dans la norme ISO9845 (TS).
Le premier échantillon a été mesuré à l' aide d ' un spectrophotomètre de type Perkin-Elmer Lambda 900 sans liquide d'indice {procédure 1). Afin de permettre la mesure, il a été nécessaire de découper l'échantillon en neuf morceaux de 10x10 cm2 dont cinq ont été mesurés. Le paramètre TS a ensuite été déterminé sur base des spectres de transmission. En ce qui concerne le second échantillon, un spectrophotomètre Perkin-Elmer Lambda 900 comportant cette fois un accessoire dédié à la mesure de grands échantillons a également été utilisé, ce qui a permis de s'affranchir de la phase de découpe de la feuille de verre Par ailleurs, une procédure impliquant du liquide d'indice a été mise en œuvre afin de diminuer l'influence du motif diffusant de l'échantillon {procédure 2). Pour ce faire, une goutte d'éthyle salicylate à été déposée sur une des faces principales de la feuille de verre et a été encapsulée entre la feuille et une lame de quartz. Cette opération a été réalisée en 5 endroits de la feuille qui ont ensuite été mesurés à l'aide du spectrophotomètre. Le paramètre TS a ensuite été déterminé sur base des spectres de transmission. Le dernier échantillon a été mesuré à l'aide du dispositif et de la méthode de l'invention {procédure 3). Un dispositif « flash test », de la marque Pasan de type « Cell tester CTL 306 » et dont les connectiques prévues pour la mesure de cellules photovoltaïques ont été démontées, a été utilisé. De plus, une cellule photovoltaïque de mesure en silicium monocristallin de dimension 18x18 cm2 encapsulée et préalablement vieillie a été installée sous la source. La réponse de cette cellule a été préalablement certifiée par l'Institut Fraunhofer en Allemagne. La source lumineuse est constituée d'une lampe à éclair au xénon et a été mise en œuvre de manière à optimiser la correspondance de son spectre d'émission avec celui du soleil (AM 1.5), la distribution spatiale de l'irradiance sur la surface de mesure et la stabilité de l'intensité lumineuse durant l'exposition de l'échantillon. Par rapport à ces paramètres, le dispositif utilisé est en accord avec le plus haut niveau de précision décrit dans la norme internationale IEC 60904-9. Le dispositif de régulation utilisé dans le dispositif selon l'invention est piloté par une cellule photovoltaïque de contrôle et a été configuré de manière à ce que la source lumineuse du dispositif délivre une irradiance de 1000W/m2 pendant 4 ms de manière constante et reproductible. L'échantillon a ensuite été placé sur un support horizontal présentant des butées permettant de positionner correctement l'échantillon, c'est-à-dire au dessus de la cellule de mesure de manière à la recouvrir totalement mais sans recouvrir (même partiellement) la cellule de contrôle. La mesure est ensuite réalisée et la valeur de courant de court circuit délivrée par la cellule de mesure est enregistrée. Avant chacune des 5 mesures nécessaires à cette expérience, une droite de corrélation a été établie sur base de 5 verres de type flotté (verre non diffusant) dont la transmission TS est connue. Grâce à ces corrélations, les courants Icc mesurés ont pu être convertis en paramètres TS. Les résultats obtenus avec chacune des trois procédures décrites ci-dessus sont présentés dans le tableau 1 ci-dessous. Ils montrent que la reproductibilité de la mesure obtenue à l'aide de la méthode selon l'invention pour du verre imprimé (et donc diffusant) est environ quatre fois meilleure que celle obtenue à l'aide du spectrophotomètre (quelle que soit la procédure suivie). Tableau 1
Figure imgf000024_0001
Expérien ce de comparaison des performan ces d 'un e co u ch e antiréfléchissante :
Une seconde expérience destinée à montrer que la mesure réalisée à l'aide de la méthode selon l'invention n'est pas dépendante de la structure de surface de la feuille mesurée (en particulier, pour des feuilles diffusantes comme le verre imprimé) a été réalisée.
Trois jeux d'échantillons produits dans des conditions différentes (batch 1 à 3) ont été mesurés. Ces échantillons sont constitués d'une couche antiréfléchissante déposée sur une feuille de verre substrat. Pour chaque couche, deux types de feuille ont été utilisés : une feuille de verre de type flotté de 30x30cm2 d'une épaisseur d'environ 4 mm et une feuille de verre imprimé de type Solatex® de 30x30cm2 d'une épaisseur d'environ 4 mm. La couche a été déposée au même moment et dans les mêmes conditions sur les deux types de feuilles, de sorte que les propriétés de la couche sont sensiblement identiques quel que soit le verre supportant ladite couche. Afin de caractériser les performances de la couche, la valeur de transmission de chacun des substrats utilisés pour les différentes séries de mesure a été évaluée selon la procédure 3 décrite précédemment. La face principale qui est exposée directement au rayonnement de la source peut être indifféremment la face portant la couche ou la face opposée, vu que le paramètre mesuré dépend de la transmission. La performance de la couche est alors évaluée en soustrayant la valeur de transmission d'un substrat de référence (sans couche) à celle mesurée sur le substrat portant la couche (gain en transmission). A nouveau, le paramètre pour lequel les corrélations ont été établies est la transmission solaire TS calculée entre 330 et 1150 nm en accord avec le spectre solaire exprimé dans la norme ISO9845.
Les résultats obtenus sont présentés dans le tableau 2 ci-dessous et montrent que les performances de la couche anti-réfléchissante mesurées par la méthode de l'invention ne sont pas dépendantes de la nature du substrat (diffusant ou non) . En effet, la différence moyenne de gain évaluée pour nos échantillons tests est de 0,04%, ce qui est inférieur à la précision de la mesure (de l'ordre de 0,1%). Ceci confirme la capacité de la méthode selon l'invention à réaliser des mesures indépendantes du caractère diffusant de l'échantillon (dans ce cas, du verre imprimé présentant un motif diffusant).
Tableau 2
Echantillon Icc (mA) TS (%) Gain (%) Delta
Solatex 1 7402 93.28 1.8
0.0
Flotté 1 7372 92.89 1.8
Solatex 2 7415 93.44 2.0
0.0
Flotté 2 7394 93.18 2.0
ra Solatex 3 7412 93.40 2.0
OQ 0.1
Flotté 3 7383 93.01 1.9
Référence Flotté 7226 91.13
Référence Solatex 7263 91.44
Solatex 4 7439 93.65 2.2
-0.1
C Flotté 4 7429 93.52 2.3
-Cj Solatex 5 7447 93.76 2.3
0.1 ra Flotté 5 7414 93.34 2.2
OQ
Référence Flotté 7243 91.18
Référence Solatex 7263 91.44
Solatex 6 7389 93.22 1.8
0.1
Flotté 6 7368 92.95 1.7
Solatex 7 7395 93.29 1.8 n u
Flotté 7 7373 93.01 1.8
Solatex 8 7393 93.26 1.7 n u
Flotté 8 7366 92.93 1.7
ra Solatex 9 7396 93.30 1.8
OQ 0.1
Flotté 9 7368 92.95 1.7
Solatex 10 7394 93.28 1.8
0.1
Flotté 10 7368 92.94 1.7
Référence Flotté 7229 91.2
Référence Solatex 7243 91.4
Average delta 0.04

Claims

REVENDICATIONS
1. Méthode de détermination de la transmission opto-énergétique d'une feuille d'un matériau transparent ou translucide, méthode comprenant les étapes successives suivantes :
a) l'exposition à un rayonnement électromagnétique (12) d'au moins une partie d'une des faces principales de la feuille, la feuille étant placée entre la source (11) dudit rayonnement et une cellule photovoltaïque de mesure (13), ladite feuille recouvrant totalement ladite cellule et l'irradiance du rayonnement étant maintenue à une valeur constante choisie;
b) la capture par ladite cellule de l'énergie électromagnétique du rayonnement (12) transmis au travers de la feuille;
c) la mesure de la réponse de la cellule photovoltaïque au rayonnement (12);
d) la conversion de la réponse de la cellule photovoltaïque (13) en une valeur de transmission opto-énergétique.
2. Méthode selon la revendication 1, caractérisée en ce que la conversion est réalisée grâce à un facteur de conversion qui est le coefficient de corrélation entre la réponse de la cellule photovoltaïque de mesure (13) et la transmission opto-énergétique, déterminé en mesurant ladite réponse de la cellule (13) pour au moins une feuille de référence dont la transmission opto- énergétique est connue.
3. Méthode selon l'une des revendications précédentes, caractérisée en ce que la réponse mesurée de la cellule photovoltaïque (13) est l'intensité du courant de court circuit Icc
4. Méthode selon l'une des revendications précédentes, caractérisée en ce que l'irradiance du rayonnement est maintenue à une valeur constante choisie grâce à des moyens de régulation coopérant avec la source (11) et comprenant au moins une cellule photovoltaïque de contrôle (15) exposée directement audit rayonnement (12) en même temps que la feuille.
5. Méthode selon l'une des revendications précédentes, caractérisée en ce que la durée de l'exposition est inférieure à 1 seconde, de préférence inférieure à 100 ms.
6. Méthode selon l'une des revendications précédentes, caractérisée en ce que la cellule photovoltaïque de mesure (13) a une surface d'au moins 5 cm2, de préférence d'au moins 50 cm2.
7. Méthode selon l'une des revendications précédentes, caractérisée en ce que ladite feuille (16) d'un matériau transparent ou translucide est une feuille de verre, en particulier une feuille de verre silico-sodo-calcique.
8. Méthode selon la revendication précédente, caractérisée en ce que la feuille de verre comporte au moins une face principale qui est matée, sablée, imprimée ou texturée.
9. Méthode selon la revendication 7 ou 8, caractérisée en ce que la feuille de verre comporte au moins une face principale qui est recouverte d'une couche transparente ou translucide.
10. Dispositif pour la détermination de la transmission opto-énergétique d'une feuille (16) d'un matériau transparent ou translucide, comprenant : a) une source (11) de rayonnement électromagnétique (12) ;
b) des moyens de régulation de l'irradiance du rayonnement, coopérant avec la source (11) afin de maintenir l'irradiance à une valeur constante choisie;
c) une cellule photovoltaïque de mesure (13);
d) une feuille d'un matériau transparent ou translucide, placée entre la source (11) et la cellule photovoltaïque de mesure (13), et recouvrant totalement ladite cellule ;
e) des moyens de mesure (14) de la réponse de la cellule photovoltaïque (13).
11. Dispositif selon la revendication 10, caractérisé en ce que la réponse mesurée est l'intensité du courant de court circuit Icc.
12. Dispositif selon l'une des revendications 10 ou 11, caractérisé en ce que les moyens de régulation de irradiance du rayonnement comprennent au moins une cellule photovoltaïque de contrôle (15).
13. Méthode de comparaison des performances en transmission opto- énergétique d'au moins deux feuilles d'un matériau transparent ou translucide, méthode comprenant les étapes successives suivantes pour chaque feuille :
a) l'exposition à un rayonnement électromagnétique (12) d'au moins une partie d'une des surfaces de la feuille, la feuille étant placée entre la source (11) dudit rayonnement et une cellule photovoltaïque de mesure (13), ladite feuille recouvrant totalement ladite cellule (13) et l'irradiance du rayonnement étant maintenue à une valeur constante choisie; b) la capture par ladite cellule (13) de l'énergie électromagnétique du rayonnement (12) transmis au travers de la feuille;
c) la mesure de la réponse de la cellule photovoltaïque (13) au rayonnement;
et la méthode comprenant ensuite la comparaison des réponses obtenues pour chaque feuille.
14. Méthode selon la revendication 13, caractérisée en ce que la réponse mesurée de la cellule photovoltaïque (13) est l'intensité du courant de court- circuit I.
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