WO2014006283A1 - Dispositif pour ameliorer la luminosite d'une image recouverte d'une plaque photovoltaïque semi-transparente - Google Patents

Dispositif pour ameliorer la luminosite d'une image recouverte d'une plaque photovoltaïque semi-transparente Download PDF

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Definitions

  • the present invention relates to the field of images which are covered by a semi-transparent photovoltaic plate.
  • Photovoltaic plates disposed in front of the surface of the image.
  • This photovoltaic plate consists of a transparent plate on which photovoltaic cells have been deposited, often parallel photovoltaic strips of small widths whose distance separating them depends on the transparency that is desired; that is, the higher the distance, the lower the coverage of the PV layer, and the greater the transparency.
  • the electricity generated by the plate is proportional to the photovoltaic area, it is advantageous to increase this area without exceeding a threshold which is a function of the permissible degradation of the brightness of the image.
  • This compromise between a search for maximum electrical output and a minimal decrease in the brightness of the image is subjective since it depends on variable parameters such as the characteristics of the image, the ambient brightness and the visual perception of the observer.
  • Certain configurations make it possible to space the image and the photovoltaic plate as desired, as is the case, for example, for fixed advertising displays which consist of an image separated by a few millimeters by a semi-transparent photovoltaic glass.
  • the photovoltaic cells are distant from the image and the brightness of the image is attenuated on the one hand by the shading effect of the photovoltaic cells and on the other hand by the fact that the light emitted by the image towards the observer is attenuated because it again meets the photovoltaic cells that absorb some of this outgoing light.
  • photovoltaic plate also includes “photovoltaic films” which are low-thickness and flexible photovoltaic plates.
  • image includes any images printed on any medium and electronic images that use only ambient light, as well as the surface of any "object”, this surface constituting an image that may be of any shape.
  • a semi-transparent photovoltaic plate on an image causes a decrease in its brightness because the light that illuminates the image is reduced at the entrance by the photovoltaic cells that obstruct the incident light and output because part of the light that is emitted by the image towards the observer is itself diminished by the obstacle of the photovoltaic cells, which further reduces the apparent brightness of the image.
  • the object of the invention is to reduce the shading effect of photovoltaic cells while maintaining the same active photovoltaic surface, which will allow to conserve the same electrical power while increasing the brightness of the image so its visual quality .
  • the device according to the invention consists of an image in front of which is positioned a semi-transparent photovoltaic plate.
  • the semi-transparent photovoltaic plate is a sheet of crystalline glass or organic glass, rigid or flexible, plane or curve, on which have been deposited crystalline or amorphous photovoltaic cells, such as for example silicon, or a stack of thin photosensitive layers such as CIGS, or organic cells.
  • These cells can be opaque or semi-transparent. They are distributed on the surface of the plate leaving areas of transparency.
  • the distribution of cells can be to do in an orderly manner in the form of a network of geometric figures such as, for example, rectilinear and parallel strips separated by bands of transparency.
  • the gain in brightness is greatest when the cells are at a distance from the image of between 0 and the width of the cells.
  • the image (1) consists of printed pixels or electronic pixels using ambient light.
  • Figure 1 is a schematic block diagram of a known device other than the invention.
  • Figure 2 is a sectional diagram of a device according to the invention.
  • the device of Figure 1 is that of a known device. It consists of an image (1) in front of which is positioned a semi-transparent photo voltaic plate (2). The distance (9) between the image (1) and the plate (2) is greater than half the width of the cells. Some ambient light rays (5 and 7) which illuminate the device pass through the areas of transparency (4) and illuminate the image (1). Some light rays (6) emitted by the image (1) pass through the areas of transparency (4) and some other light rays (8) emitted by the image (1) are stopped by the photovoltaic cells (3). The balance is that there was only a part of the light emitted by the image (1) that came out of the device.
  • the device of FIG. 2 is that of the invention. This time the photovoltaic plate (2) is in contact with the image (1). It can be said that the distance between them (9) is close to 0.
  • the distance (9) between the image (1) and the cells (3) would have been greater than 0 and in any case less than half the width of the cells, only a small part of the outgoing light would have been stopped by the cells (3), which would still bring a gain of appreciable brightness compared to a configuration where the distance (9) would have been greater than the width of the cells.
  • the device according to the invention (FIG. 2) thus makes it possible to obtain a brighter image than with a known device (FIG. 1).
  • the device according to the invention comprises an image (1) printed on a square paper sheet of one meter of sides and a plate (2) of glass of same dimensions and 4mm thick on which has been deposited a network of parallel strips of photovoltaic thin films (3) amorphous silicon whose width is 1 mm and the distance between them is 3 mm.
  • the plate (2) is turned towards the image so that the photovoltaic strips (3) are on the side of the image (1).
  • the distance (9) between the photovoltaic plate (2) and the image is 0.2 mm, which corresponds to the distance between the cells (3) and the image (1).
  • This space (9) contains only air, but a variant would be to use a transparent adhesive film to stick the plate (2) on the image (1) which would form a gap of 0.2 mm glue between the image and the cells (3).
  • the coverage rate of photovoltaics on the surface of the plate is 25%, which will produce about 15 Watts of electric power in full sun.
  • the observer who will look at the image (1) through the photovoltaic plate (2) will however see the image (1) with a brightness that will be greater than it would have been if the distance (9) between the image (1) and the cells (3) would have been greater than 0.2 mm.
  • the invention meets the goals set since it allows miriimize the loss of brightness of an image (1) when the latter is placed behind a photovoltaic plate (2) semi transparent.

Abstract

L'invention concerne un dispositif comprenant d'une part une image (1) et d'autre part une plaque photovoltaïque (2) disposée entre ladite image (1) et un observateur de l'image, cette plaque photovoltaïque étant constituée de zones de transparence lumineuse (4) et de zones recouvertes de cellules photovoltaïques (3), caractérisé en ce que la distance (9) entre l'image (1) et les cellules photovoltaïques (3) est inférieure à la moitié de la largeur des cellules photovoltaïques (3), de manière à augmenter la luminosité de l'image vue par l'observateur malgré l'effet d'ombrage induit par les zones recouvertes de cellules photovoltaïques.

Description

DISPOSITIF POUR AMELIORER LA LUMINOSITE D'UNE IMAGE RECOUVERTE D'UNE PLAQUE PHOTOVOLTAÏQUE SEMI-TRANSPARENTE
La présente invention se rapporte au domaine des images qui sont recouvertes par une plaque photovoltaïque semi-transparente.
ETAT DE LA TECHNIQUE
Les dispositifs qui permettent de produire de l'électricité photovoltaïque à la surface d'une image utilisent en général une plaque photovoltaïque semi-transparente disposée devant la surface de l'image. Cette plaque photovoltaïque est constituée d'une plaque transparente sur laquelle ont été déposées des cellules photovoltaïques, souvent des bandes photovoltaïques parallèles de faibles largeurs dont la distance qui les sépare est fonction de la transparence que l'on souhaite obtenir; à savoir que plus cette distance est importante et plus le taux de couverture de la couche photovoltaïque est faible et plus la transparence est importance.
A contrario plus la distance entre les bandes photovoltaïques est petite et plus le taux de couverture est important et plus la transparence est faible. Plus la transparence est faible et plus l'image perd en luminosité.
La production d'électricité qui est générée par la plaque étant proportionnelle à la surface photovoltaïque, on a tout intérêt à augmenter cette surface sans toutefois dépasser un seuil qui est fonction de la dégradation admissible de la luminosité de l'image.
Ce compromis entre une recherche de production électrique maximale et une diminution minimale de la luminosité de l'image est subjectif puisqu'il dépend de paramètres variables comme les caractéristiques de l'image, la luminosité ambiante et la perception visuelle de l'observateur.
Certaines configurations autorisent d'espacer comme on le souhaite l'image et la plaque photovoltaïque, comme c'est le cas par exemple pour les affichages publicitaires fixes qui sont constitués d'une image séparée de quelques millimètres par une vitre photovoltaïque semi transparente.
Dans ce cas les cellules photovoltaïques sont distantes de l'image et la luminosité de l'image est atténuée d'une part par l'effet d'ombrage des cellules photovoltaïques et d'autre part par le fait que la lumière qui est émise par l'image vers l'observateur est atténuée car elle rencontre de nouveau les cellules photovoltaïques qui absorbent une partie de cette lumière sortante.
BUT DE L'INVENTION
Le terme « plaque photovoltaïque » inclut également les « films photovoltaïques » qui sont des plaques photovoltaïques de faibles épaisseurs et souples.
Le terme « image » inclut toutes images imprimées sur tout support et les images électroniques qui n'utilisent que la lumière ambiante, ainsi que la surface de tout « objet », cette surface constituant une image qui peut être de forme quelconque.
La disposition d'une plaque photovoltaïque semi transparente sur une image provoque une diminution de sa luminosité car la lumière qui éclaire l'image est diminuée à l'entrée par les cellules photovoltaïques qui font obstacle à la lumière incidente et en sortie car une partie de la lumière qui est émise par l'image vers l'observateur est elle-même diminuée par l'obstacle des cellules photovoltaïques, ce qui diminue encore la luminosité apparente de l'image.
Le but de l'invention est de réduire l'effet d'ombrage des cellules photovoltaïques tout en conservant la même surface photovoltaïque active, ce qui va permettre de conserver la même puissance électrique tout en augmentant la luminosité de l'image donc sa qualité visuelle.
Grâce à l'invention on pourra aussi, d'une autre manière, augmenter la surface des cellules photovoltaïques tout en conservant la même luminosité donc la qualité visuelle de l'image.
RESUME DE L'INVENTION
Le dispositif selon l'invention est constitué d'une image devant laquelle est positionnée une plaque photovoltaïque semi transparente. La plaque photovoltaïque semi transparente est une plaque en verre cristallin ou en verre organique, rigide ou souple, plan ou courbe, sur laquelle ont été déposées des cellules photovoltaïques cristallines ou amorphes, comme par exemple du silicium, ou encore un empilement de couches minces photosensibles comme par exemple du CIGS, ou encore des cellules organiques.
Ces cellules peuvent être opaques ou semi-transparentes. Elles se répartissent à la surface de la plaque en laissant des zones de transparence. La répartition des cellules peut se faire d'une manière ordonnée sous forme d'un réseau de figures géométriques comme par exemple des bandes rectilignes et parallèles séparées par des bandes de transparence.
On peut montrer alors que plus la distance entre les cellules photovoltaïques et l'image est faible et moins la lumière émise par l'image est stoppée par les cellules. Autrement dit, on a tout intérêt à rapprocher les cellules de l'image afin d'augmenter la quantité de lumière qui sortira du dispositif et ainsi augmenter la luminosité de l'image.
Plus précisément le gain en luminosité est le plus important lorsque les cellules sont à une distance de l'image comprise entre 0 et la largeur des cellules.
Selon un mode de réalisation du dispositif, l'image (1) est constituée de pixels imprimés ou de pixels électroniques utilisant la lumière ambiante.
DECRIPTION DETAILLEE DE L'INVENTION
L'invention est maintenant décrite plus en détails à l'aide de la description des figures 1 et 2 indexées.
La figure 1 est un schéma de principe en coupe d'un dispositif connu autre que Γ invention.
La figure 2 est un schéma en coupe d'un dispositif suivant l'invention.
Le dispositif de la figure 1 est celui d'un dispositif connu. Il est constitué d'une image (1) devant laquelle est positionnée une plaque photo voltaïque semi transparente (2). La distance (9) qui sépare l'image (1) et la plaque (2) est supérieure à la moitié de la largeur des cellules. Certains rayons lumineux ambiants (5 et 7) qui éclairent le dispositif passent par les zones de transparence (4) et éclairent l'image (1). Certains rayons lumineux (6) émis par l'image (1) repassent par les zones de transparence (4) et certains autres rayons lumineux (8) émis par l'image (1) sont arrêtés par les cellules photovoltaïques (3). Le bilan est qu'il n'y a eu qu'une partie de la lumière émise par l'image (1) qui est sortie du dispositif.
Le dispositif de la figure 2 est celui de l'invention. Cette fois la plaque photovoltaïque (2) est en contact avec l'image (1). On peut dire que la distance qui les sépare (9) est proche de 0. Les mêmes rayons lumineux ambiants (5 et 7) que sur la figure 1 éclairent le dispositif, traversent les zones de transparence (4) et éclairent l'image (1). Tous les rayons lumineux (6 et 8) qui sont émis par l'image (1) repassent par une zone de transparence (4) et sortent du dispositif sans avoir été interceptés par les cellules photovoltaïques (3).
Le bilan est que toute la lumière émise par l'image (1) est sortie du dispositif. Dans le cas (non illustré) où la distance (9) entre l'image (1) et les cellules (3) aurait été supérieure à 0 et en tous cas inférieure à la moitié de la largeur des cellules, une petite partie seulement de la lumière sortante auraient été arrêtée par les cellules (3), ce qui apporterait encore un gain de luminosité appréciable par rapport à une configuration où la distance (9) aurait été supérieure à la largeur des cellules. Le dispositif selon l'invention (Figure 2) permet donc d'obtenir une image plus lumineuse qu'avec un dispositif connu (Figure 1).
On décrit maintenant un exemple concret de réalisation :
Le dispositif selon l'invention comprend une image (1) imprimée sur une feuille en papier carrée d'un mètre de cô tés et une plaque (2) de verre de mê mes dimensions et de 4mm d'épaisseur sur laquelle a été déposé un réseau de bandes parallèles de couches minces photovoltaiques (3) en silicium amorphe dont la largeur est de 1 mm et la distance qui les sépare est de 3 mm.
La plaque (2) est tournée vers l'image de sorte que les bandes photovoltaiques (3) soient du côté de l'image (1). La distance (9) entre la plaque photovoltaïque (2) et l'image est de 0,2 mm, ce qui correspond à la distance entre les cellules (3) et l'image (1). Cet espace (9) ne contient que de l'air, mais une variante consisterait à utiliser un film de colle transparente pour coller la plaque (2) sur l'image (1) ce qui formerait un espace de 0,2 mm de colle entre l'image et les cellules (3).
Le taux de couverture du photovoltaïque à la surface de la plaque est de 25%, ce qui produira environs 15 Watts de puissance électrique en plein soleil. L'observateur qui regardera l'image (1) au travers de la plaque photovoltaïque (2) verra toutefois l'image (1) avec une luminosité qui sera supérieure à ce qu'elle aurait été si la distance (9) entre l'image (1) et les cellules (3) aurait été supérieure à 0,2 mm.
AVANTAGES DE L'INVENTION
En définitive l'invention répond aux buts fixés puisqu'elle permet de miriimiser la perte de luminosité d'une image (1) lorsque cette dernière est placée derrière une plaque photovoltaïque (2) semi transparente.

Claims

REVENDICATIONS
1 - Dispositif comprenant d'une part une image (1) et d'autre part une plaque photovoltaïque (2) disposée entre ladite image (1) et un observateur de l'image, cette plaque photovoltaïque étant constituée de zones de transparence lumineuse (4) et de zones recouvertes de cellules photovoltaïques (3), caractérisé en ce que la distance (9) entre les l'image (1) et les cellules photovoltaïques (3) est inférieure à la largeur des cellules photovoltaïques (3), de manière à augmenter la luminosité de l'image vue par l'observateur malgré l'effet d'ombrage induit par les zxmes recouvertes de cellules photovoltaïques.
2 - Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'image (1) est constituée de pixels imprimés ou de pixels électroniques utilisant la lumière ambiante.
3 - Dispositif selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que l'image (1) est la surface d'un objet.
4 - Dispositif selon la revendication 1 ou 2 ou 3, caractérisé en ce que la plaque photovoltaïque (2) est en verre cristallin ou en verre organique.
5 - Dispositif selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que la plaque photovoltaïque (2) est un film photovoltaïque souple.
6 - Dispositif selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que les cellules photovoltaïques (3) sont en silicium cristallin et/ou amorphe ou organique ou constituées d'une pluralité de couches minces photovoltaïques comme du CIGS (Cuivre Indium Gallium Sélénium).
7 - Dispositif selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que les cellules photovoltaïques (3) forment un réseau de bandes parallèles en elles et séparées par des bandes de transparence (4). 8 - Dispositif selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que les cellules photovoltaJques (4) sont séparées de l'image (1) par un espace (9) composé d'un matériau transparent dont l'indice de réfraction est supérieur à 1.
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