WO2014013186A1 - Revetement optiquement actif pour l'amelioration du rendement de conversion photosolaire - Google Patents

Revetement optiquement actif pour l'amelioration du rendement de conversion photosolaire Download PDF

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WO2014013186A1
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optically active
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matrix
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Marc Schiffmann
François LE POULL
Philippe Gravisse
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Laboratoire De Physique Du Rayonnement Et De La Lumière
Cascade
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    • Y02E10/50—Photovoltaic [PV] energy
    • Y02E10/52—PV systems with concentrators

Definitions

  • Optically active coating for improving photosolar conversion efficiency
  • the present invention relates to the field of photosolar conversion, and more precisely 1 optimization of this conversion to improve the photoconversion efficiency of films or plates interposed between the solar radiation and equipment such as a greenhouse, a phytoreactor or a photovoltaic cell.
  • It relates more particularly to the implementation of a doped interface with optically active constituents forming a light cascade.
  • the term "light cascade” will be understood to mean the wavelength transfer occurring by the combination of a series of optically active constituents chosen so that the wavelength of re-emission of one type of constituent corresponds to the absorption wavelength of another type of constituent, each of the constituent types being defined by a retransmission wavelength different from the absorption wavelength.
  • These constituents are of the photoluminescent type, scintillators, fluorescent, or laser dyes.
  • the "light cascade" within the meaning of this patent may also incorporate one or more molecules producing an anti-Stokes displacement (the atom of the molecule thus emits a photon of energy equal to the sum of the energy of the absorbed photon and phonon, so the wavelength of the emitted photon is shorter).
  • an anti-Stokes displacement the atom of the molecule thus emits a photon of energy equal to the sum of the energy of the absorbed photon and phonon, so the wavelength of the emitted photon is shorter.
  • Stokes displacement is the difference in energy between the exciter wavelength and that, which is greater, therefore, of smaller energy than the emitted light.
  • the molecule thus conserving an excess of energy which can be the source of the emission of a longer wavelength than that received (with a second photon). Displacement to smaller wavelengths (hence higher energy) than incident light may occur. Such a displacement is called anti-Stokes.
  • the matrix present on the input surface a dichroic filter substantially reflecting wavelengths longer than about 950 nm, and substantially transparent to wavelengths, wavelengths below 950 nm, and the surface opposite to the surface of one input a reflective coating for wavelengths longer than 400 nm, the photovoltaic cell being included in the transparent matrix.
  • US Pat. No. 4,088,508 describes an energy amplifier device adaptable to a solar cell, comprising a matrix inside which fluorescent substances are dispersed.
  • US Pat. No. 4,110,0123 describes a photovoltaic converter, in which light is collected in a light concentrator comprising a transparent layer, the refractive index is greater than that of the ambient medium and which contains the fluorescent centers and is made to a solar cell, characterized in that more than one solar cell concentrator / combination is stacked on top of each other through a medium having a lower refractive coefficient than that of the concentrator, each concentrator being adapted to convert part of the incident spectrum into fluorescent light and supply it to a solar cell.
  • US Pat. No. 754,157 discloses a photovoltaic cell having improved conversion properties.
  • the cell includes a cover for a photovoltaic device.
  • the cover includes a fluorescent material that shifts the wavelength of a portion of the incident light to be closer to the wavelength that produces the least thermal load on the photovoltaic device.
  • the cover comprises a fluorescent material between two reflecting filters. The cell and the lid can be placed together in a stack or separated together
  • the invention relates, according to its most general meaning, to an optically active coating for improving the photosolar conversion efficiency, in accordance with the main claim.
  • It is for example constituted by a transparent matrix containing a plurality of optically active constituents absorbing light energy in a first lambda A1 absorption wavelength and retransmitting the energy in a second lambda wavelength R1 different from lambda A1 , said optically active constituents being chosen so that the lambda retransmission wavelength R1 of at least one type of constituent corresponds to the length of lambda.
  • the invention relates in particular to an optically active coating for improving the photosolar efficiency for the optimization of the efficiency of a photovoltaic cell, characterized in that it comprises N types of constituents C0A stored where the wavelength retransmission rate is less than the absorption wavelength, where N is equal to 3 or 5, the concentration C n of the rank N constituents being between 0.4N and 0.6N, the matrix containing in addition a component C0A anti8tockes where the wavelength of retransmission is smaller than the wavelength of absorbtion.
  • the type of optically active constituents of the highest rank N has a retransmission wavelength whose peak is located between 945 nanometers and 980 nanometers.
  • said matrix consists of a film of ethylene-vinyl acetate or poly methyl methacrylate.
  • said matrix consists of a methyl methacrylate or silicone resin.
  • said matrix is constituted by a polyvinyl chloride film.
  • said matrix consists of a film consisting of a copolymer comprising 80% and 90% low density polyethylene and 10% to 20% ethylene vinyl acetate.
  • said matrix consists of polyvinylidene fluoride.
  • the invention also relates to a photovoltaic module characterized in that it comprises at least one photovoltaic element associated with an optically active coating in accordance with one of the abovementioned coatings.
  • this module further comprises COA antlstockea components where the retransmission wavelength is between 550 and 800 nanometers is less than the absorption wavelength is between 1000 and 1500 nanometers.
  • the module comprises a reflective rear face, the photovoltaic element being encapsulated in an optically doped matrix to form said coating.
  • the module according to the invention comprises a plurality of photovoltaic elements forming a matrix with an expansion between 0.25 and 0.75, the areas between said photovoltaic elements being transparent.
  • the matrix encapsulating the photovoltaic elements include remanent compounds making it possible to restore light in the absence of insolation.
  • the invention also relates to optically active granules for the production of coating, in particular films according to the invention, characterized in that they consist of a transparent matrix containing a plurality of optically active constituents absorbing 1 light energy. in a first absorption wavelength lambdaAl and re - emitting the energy in a second wavelength lambdaR1 greater than lambdaAl, said optically active components being selected so that the retransmission wavelength lambdaR1 from minus one Type 3. Consistency of the absorption wavelength of at least one second type of
  • concentration C1 of the optically active components of a first type with respect to the concentration C2 of the optically active constituents of said second type is between 0.1 and 0.2;
  • Ci denoting the concentration in moles per liter of component i with respect to the matrix of
  • the granules are advantageously produced from high-grade EVA type polymers or polyvinyl chloride (PVC) doped or polyvinylidene fluoride.
  • FIG. 1 represents a sectional view of a doped matrix according to the invention
  • FIG. 2 represents a schematic view of the incident and outgoing spectrum of a doped material according to the invention
  • FIG. 1 represents a sectional view of a doped interface according to the invention. It consists of a transparent matrix containing constituents opc [u. sTie ac fs x * e xen es ⁇ s *
  • the interface is applied to the surface of a photovoltaic cell (2) of known type
  • the matrix is constituted by a rigid or flexible organic material, or in the form of an applicable coating in the form of a resin.
  • the organic material is chosen in particular from; poly (methyl methacrylate) (PMMA)
  • EVA polyethylene vinyl acetate
  • PC polycarbonate
  • LDPE Low density polyethylene
  • PVDF Polyvinylidene fluoride
  • optically active dopants are chosen from: organic phosphors, (Stokes effect)
  • perylene or derivatives pentacene, or diphenyl type organic phosphors, carbazol stylbene or derivatives, chosen in such a way that the emission spectra of one correspond to the absorption spectra of the others.
  • the perylene is a chemical compound having the formula C 20 H 2 or C 32 H 1S eg. It is a polycyclic aromatic hydrocarbon presenting as a brown solid.
  • Perylene emits a blue or red fluorescence, which makes it a blue or red dopant for organic light emitting diodes, whether substituted or not. It is also an organic photoconductor. It exhibits an absorption maximum at 434 nm with a molar extinction coefficient of 38,500 M-lcm-1 at 435,75 nm, and is poorly soluble in Water (1.2 * 10-5 mmol / l), like all other polycyclic aromatic compounds.
  • Pentacene is a chemical compound of formula C22H14 belonging to the family of polycyclic aromatic hydrocarbons (PAHs) and formed from five benzene rings fused linearly. Its extensive conjugated structure and crystalline structure make it a good organic p-type semiconductor (electron donor). Excitons are formed by absorption of ultraviolet or visible radiation, which makes it very sensitive to oxidation: this is the reason why, when it has the appearance of a red powder when it is has just been synthesized, it turns little by little to green in the open air and in the light.
  • PAHs polycyclic aromatic hydrocarbons
  • Pentacene is a promising material in the production of "thin-film transistors" type transistors and organic field effect transistors.
  • the motility of the holes is 5.5 cm 2 ⁇ -l ⁇ s-1, almost at the level of the amorphous silicon. It forms p-n junctions with fullerene C60 used to produce organic photovoltaic cells
  • N component 5,12-bis (phenylethynyl) naphthacene, also abbreviated as BPEN, is a polycyclic aromatic hydrocarbon of formula C34H20 used as a fluorochrome for chemiluminescent tubes; it emits an orange light. It is an organic n-type semiconductor.
  • the purpose of the system according to the invention is to mobilize at a silicon photocell, for example, mainly sensitive to light radiation between 700 and 950 nm, an incident energy higher than that normally provided by sunlight in this wavelength band.
  • the solar energy used is defined by the area of overlap of the emission spectra of sunlight and absorption of the solar cell.
  • the process used transforms high-frequency photons (250 to 700 nm) into low-frequency photons (700 - 950 nm) by using the fluorescent properties of certain chemical compounds that are used as intermediates in the transport of energy from light. solar.
  • the substances are chosen so that their absorption spectra constitute successive zones, making it possible to cover the entire solar spectrum in the zone (250-700 nm) (frequency or wavelength overlap).
  • a luminous radiation of determined wavelength ⁇ p could be absorbed by the substance whose absorption spectrum comprises this value of ⁇ .
  • the hvn or hc / In photons that allowed to excite the molecules of this substance are thus definitively extracted from the incident beam. But the unstable state that has been conferred on the molecules is of very short duration.
  • the return to the ground state can be carried out in part (statistical expression of the phenomenon and advantageously in our case, by a radiative emission (fluorescence / phosphorescence).
  • a radiative emission fluorescence / phosphorescence
  • thus generated correspond to the absorption spectrum of another substance that will take over.
  • a given substance will be able to absorb either the emission of the substance which precedes it in the sequence of products used (transformed energy), or the part of the emission of the corresponding solar spectrum (non-transformed energy).
  • the chemical compounds are trapped in a suitable matrix.
  • the matrix will have to be applied on the battery so as to constitute a photon transformer, intermediate between the battery and the light source.
  • the different types of chemical compounds are dispersed in the matrix homogeneously.
  • the emission of chemical intermediates occurring in all directions, the emission of A (for example) is captured by molecules B located either between A and the cell, or between A and the source, ( and so on) .
  • the low frequency photons finally produced per unit of time go half toward the stack and half in the opposite direction (the photons emitted in a plane parallel to the stack being negligible).
  • the chemical substances used will have high quantum fluorescence (or phosphorescence) yields and must not give rise to photochemical processes that are susceptible for altering the nature (and hence efficiency) of the photon transformer.
  • the table below represents various examples of formulas and their composition and the concentration of the optically active constituents in a PMMA plate with a thickness of three millimeters (in gr / kg and in mole / liter) :
  • Table below shows various examples of formulas and composition and concentration of optically active constituents in a film f encapsulation EVA having a thickness of e 900 ⁇ (in gr / kg mol / liter);
  • the optically active granules of 1 to 2 mm in diameter consist of optically active molecules (MOAs) integrated directly into different polymers of PMMA, EVA, PVC, PE types. They make it possible to realize coatings, films of displacement of luminous cascade (CL) for the various agricultural and photovoltaic applications.
  • MOAs optically active molecules
  • the MOAs are included in a medium compatible with them, such as PMMA, in which the optoelectronic characteristics of the MOAs / CLs are perennial.
  • the doped PMMA CL is micronized or pulverulent by a cryomilling technique and brought to the dimensions of a few tens of microns to use it as a stable organic pigment containing all or part of the useful MOAs.
  • This PMMA matrix is mixed in the EVA granules at the time of extrusion of the film.
  • the 2013E formula is then given as an example.
  • the concentration level of powdered PMMA is 10%.
  • the particle size of the doped PMMA powder is 2 microns and the dopant concentration is 5 grams / kg of CL PMMA premix.
  • the matrix located beneath the cells on the face opposite to that of the photon collection may advantageously be constituted by ethyl vinyl acetate, for example encapsulating the photovoltaic cells (cells) and rendered reflective by inclusion.
  • the matrix located below the cells and encapsulating the photovoltaic elements can be made reflective and remanent both according to an exemplary embodiment, by the inclusion (doping) of residual compounds such as Cu-doped ZnS inorganic crystals for example to restore the light in darkness for a long time> one hour, for example after the interruption of the incident electromagnetic energy (light excitation)
  • the matrix beneath the cells encapsulating the photovoltaic elements can also be made anti-Stokes by the inclusion of Reidel-de Ha ⁇ n Green UC2 rare earth oxysulfide particles or RP YF3YbEr.
  • the back substrate (or backsheet) of the photovoltaic module may consist of a polyfluorinated polymer such as polyvinylidene fluoride (PVDF) doped as the encapsulation matrix located beneath the cells with Ti02, and / or ZnS: Cu, and / or Green UC2 rare earth oxysulfide to confer the complementary functions of Reflectance and / or Remanence and or anti-Stokes in bands of length d wave complementary to those of the encapsulation matrices of the front side doped Stokes type light cascades.
  • PVDF polyvinylidene fluoride
  • the diffusing matrices amplified the efficiency and the efficiency of the light cascades.
  • the light cascades are associated with diffusing charges, Si0 2 , Si0 3 , zeolite alumino silicate, mesoporous silica.
  • EVA films are also interesting because of their intrinsic diffusion coefficient.
  • the mesoporous materials have a contact surface of the order of 1000 m 2 / Gr / cm -1 are good candidates for the grafting of optically active molecules (MOA) / light cascades (CL), their light fastness and their phyisco-chemical inertia. .
  • the formulas RREFLEC 2010 A ', B' and C 'in Table 3 are of this technique.
  • EVA Film below the Cells Optically Active Reflector in gr / kg ep. 450 ⁇ m of EVA and / or doping of the PVDF substrate (Vinylidene PolyFluoride backsheet).
  • the outer layer to the sun is doping UV to blue and the inner layer is doping emitting in the band 600 up to 700 nm.
  • the outer layer is more particularly dedicated to the first frequency shift, which also acts as a UV protection.
  • This technique is new by the coextrusion technique, simultaneous films of different qualities by the same machine. It adapts to coextruded agricultural films composed of a 600-700 nanometer doped central core otherwise treated with thermal or diffusing and the active outer layer in 400 up to 500 nanometer also treated with antioxidant or hydrophobic.
  • the choice of films are suitable for searching for conjugated or complementary optoelectronic effects favorable to the growth of the plants and / or to the optical functions of insect polinators.
  • the formulas below are adapted to the use of agricultural films for market garden plants, central core and outer layer.
  • CL materials consisting of 2 specialized layers for tomatoes and cucumbers market gardening.
  • the central core 1 is the film in 80 micron, while the outer layer is 60 micrometer.
  • the film used is 4TT.
  • the dosing of the films with complete doping for the PPO and the QB of the formulas P0012 and 013 is repeated, but with concentrations brought back to values corresponding to ⁇ films,
  • Dilute solution must have good conditions to have absorptions undisturbed by molecular associations.
  • the other concentration rule to be highlighted is that of the relative number of MOA1 / MOA2 / MOA3 / MOA4 / MOA n-1 with respect to each other. This concentration varies from one molecule to another depending on its molecular weight.
  • PAH type benzenic their concentrations vary in 10-3, 10-4, 10-5 ....
  • aromatic nuclei Anthracene 3phi (10-3) + Naphthalene 4phi (10-4) + pentacene 5phi (10-5) ...

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Abstract

La présente invention concerne des revêtements optiquement actif pour l' amélioration du rendement de conversion photosolaire, constitué par une matrice transparente contenant une pluralité de constituants optiquement actifs absorbant 1 'énergie lumineuse dans une première longueur d 'onde d' absorption lambdaA1 et réémettant l'énergie dans une seconde longueur d' onde lambdaR1 différent de lambdaA1/ lesdits constituants optiquement actifs étant choisis de manière à ce que la longueur d ' onde de réémission lambdaR1 d' au moins un type de constituants corresponde à la longueur d ' onde d'absorption lambdaA2 d'au moins un second type de constituants, caractérisé en ce que le rapport C2 /C1 entre concentration C1 des constituants optiquement actifs d' un premier type par rapport à la concentration C2 des constituants optiquement actifs dudit deuxième type est compris entre 0, 13 et 0,26; Ci désignant la concentration en moles par litre du constituant i par rapport de la matrice dopée.

Description

Revêtement optiquement actif pour 1 ' amélioration du rendement de conversion photosolaire
Domaine de 1 ' invention
[ 0001 ] La présente invention concerne le domaine de la conversion photosolaire, et plus précisément de 1 ' optimisation de cette conversion afin d ' améliorer le rendement de la photoconversion de films ou de plaques interposés entre le rayonnement solaire et un équipement tel qu ' une serre agricole, un phytoréacteur ou une cellule photovoltaïque .
[ 0002 ] Il concerne plus particulièrement la mise en œuvre d' une interface dopée avec des constituants optiquement actifs formant une cascade lumineuse.
[ 0003 ] On entendra au sens du présent brevet par « cascade lumineuse » le transfert de longueur d ' onde se produisant par 1 ' association d'une série de constituants optiquement actifs choisis de manière à ce que la longueur d 'onde de réémission d'un type de constituant corresponde à la longueur d ' onde d' absorption d'un autre type de constituant, chacun des types de constituants étant défini par une longueur d ' onde de réémission différente de la longueur d ' onde d ' absorbation . Ces constituants sont de type photoluminescents , scintillateurs , fluorescents , ou des colorants laser.
[ 0004 ] La « cascade lumineuse » au sens du présent brevet peut en outre incorporer une ou plusieurs molécules produisant un déplacement anti-Stokes ( 1 ' atome de la molécule émet donc un photon d ' énergie égale à la somme de 1 ' énergie du photon absorbé et du phonon . La longueur d ' onde du photon émis est donc plus courte) . Lors de la collision inélastique entre une molécule et un photon , une radiation de longueur d ' onde inférieure à celle qui a permis 1 ' excitation est émise. Le déplacement de Stokes est la différence d ' énergie entre la longueur d ' onde excitatrice et celle, plus grande donc d ' énergie plus petite, que la lumière émise. La molécule conserve ainsi un excédent d ' énergie qui peut être à 1 ' origine de 1 ' émission d'une longueur d'onde supérieure à celle reçue (avec un second photon) . Un déplacement vers des longueurs d ' ondes plus petites (donc d ' énergie supérieure) que la lumière incidente peut apparaître . Un tel déplacement est dit anti-Stokes .
Etat de la technique
[ 0005 ] On connaît dans 1 ' art antérieur le brevet français FR2792460 décrivant un générateur photovoltaïque comportant au moins une cellule photovoltaïque et une matrice transparente déposée avec au moins un matériau optiquement actif présentant une longueur d ' onde d ' absorption lambda, et une longueur d ' onde de réémission lambdar/ le matériau optiquement actif étant choisi de sorte que lambda., corresponde à une plage de moindre sensibilité de la cellule photovoltaïque que lambdar, la matrice comportant un revêtement réfléchissant . La matrice présente sur la surface d 'entrée un filtre dichroïque sensiblement réfléchissant les longueurs d'onde supérieures à 950 nm environ, et sensiblement transparentes pour les longueurs d ' onde inférieures à 950 nm, et sur la surface opposée à la surface d 1 entrée un revêtement réflecteur pour les longueurs d ' onde supérieures à 400 nm, la cellule photovoltaïque étant incluse dans la matrice transparente .
[ 0006 ] On connaît le brevet américain US4088508 décrivant un dispositif amplificateur d'énergie adaptable à une photopile, comprenant une matrice à 1 ' intérieur de laquelle sont dispersées des substances fluorescentes .
[ 0007 ] On connaît également le brevet américain US 4367367 décrivant un collecteur adapté pour concentrer 1 ' énergie solaire sur une cellule photoélectrique , comprenant en combinaison au moins une plaque de verre dopée avec une substance fluorescente lors d' un éclairage par la lumière solaire. Une cellule photoélectrique est fixée à un côté latéral de la plaque, les autres bords latéraux de la plaque étant pourvue d ' un revêtement réfléchissant . La cellule présente une efficacité élevée dans la plage de longueur d ' onde du rayonnement fluorescent. Une pluralité de plaques de verre telles peuvent être empilés 1 ' un sur 1 ' autre, chaque dopée pour absorber à une région prédéterminée du spectre et à émettre une fluorescence dans une région où une cellule photoélectrique est sensible certaine. Un colorant fluorescent dans un substrat approprié peut être appliqué comme une couche de surface sur des plaques de verre telles , ce qui améliore 1 ' efficacité globale du collecteur.
[0008] Le brevet américain US4110123 décrit une convertisseur photovoltaïque , dans lequel la lumière est collectée dans un concentrateur de lumière comprenant une couche transparente, 1 ' indice de réfraction est supérieure à celle du milieu ambiant et qui contient les centres fluorescents et est amené à une cellule solaire, caractérisé en ce que plus d ' un concentrateur / combinaison de cellule solaire est empilée sur le dessus de 1 ' autre par 1 ' intermédiaire d ' un milieu ayant un coefficient plus faible réfraction que celui de la concentrateurs , chaque concentrateur étant adapté pour convertir une partie du spectre incident en lumière fluorescente et la fourniture il à une cellule solaire.
[0009 ] Le brevet américain US 7541537 décrit une cellule photovoltaïque ayant des propriétés de conversion améliorées . La cellule comprend un couvercle pour un dispositif photovoltaïque . Dans un mode de réalisation, le couvercle comprend un matériau fluorescent qui décale la longueur d ' onde d'une partie de la lumière incidente d'être plus proche de la longueur d ' onde qui produit le moins de charge thermique sur le dispositif photovoltaïque . Dans un autre mode de réalisation, le capot comporte un matériau fluorescent entre deux filtres réfléchissants . La cellule et le couvercle peuvent être placé ensemble dans une pile ou séparés les uns
Inconvénients de l'ar antérieur
[ 00010 ] Les solutions de 1 'art antérieur présentent des problèmes de rendement optique. Lorsque la matrice contient plusieurs dopants de natures différentes , leurs interactions chimiques et optiques provoquent une atténuation ou une altération de la transmission dans certains cas de concentration élevée de dopants , ou une perte d'efficacité lorsque la concentration de certains dopants est insuffisante.
[ 00011 ] Une concentration inappropriée peut même provoquer 1 'extinction de certains phénomènes de réémission, modifiant ainsi totalement le spectre d'éclairage produit par l'interface dopée .
[ 00012 ] Par ailleurs , certaines solutions de 1 ' art antérieur proposent une interface multicouche formée par un empilement de plan présentant chacun un dopant d'un type particulier .
[00013 ] L ' inconvénient de ces solutions est que les interactions se font de manière séquentielle et ne permet pas de créer des interactions suffisantes pour un réel effet d ' optimisation du spectre d'éclairage.
[00014]
Solution apportée par 1 ' invention
[00015 ] Afin de remédier aux inconvénients de 1 ' art antérieur, 1 ' invention concerne selon son acception la plus générale un revêtement optiquement actif pour 1 ' amélioration du rendement de conversion photosolaire, conforme à la revendication principale .
[ 00016 ] Il est à titre d'exemple constitué par une matrice transparente contenant une pluralité de constituants optiquement actifs absorbant l'énergie lumineuse dans une première longueur d ' onde d' absorption lambdaA1 et réémettant l'énergie dans une seconde longueur d ' onde lambdaR1 différente de lambdaA1, lesdits constituants optiquement actifs étant choisis de manière à ce que la longueur d ' onde de réémission lambdaR1 d'au moins un type de constituants corresponde à la longueur d ' onde d'absorption lambdaA2 d'au moins un second type de constituants/ caractérisé en ce que le rapport
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entre concentration des constituants optiquement actifs d'un premier type par rapport à la concentration C2 des constituants optiquement actifs dudit deuxième type est compris entre 0 , 4 et 0,6 ; Ct désignant la concentration en moles par litre du constituant i par rapport de la matrice dopée .
[00017 ] L ' invention concerne en particulier un revêtement optiquement actif pour 1 ' amélioration du rendement photosolaire pour 1 ' optimisation du rendement d'une cellule photovoltaïque caractérisé en ce qu' il comporte N types de constituants C0Astocke8 où la longueur d ' onde de réémission est inférieure à la longueur d ' onde d' absorbation , où N est égal à 3 ou 5 , la concentration Cn des constituants de rang N étant égal compris entre 0,4N et 0,6N, la matrice contenant en outre un constituant C0Aanti8tockes où la longueur d ' onde de réémission est inférieur à la longueur d ' onde d' absorbation .
[ 00018 ] De préférence, le type de constituants optiquement actifs de rang N le plus élevé présente une longueur d ' onde de réémission dont le pic est situé entre 945 nanomètres et 980 nanomètres .
[ 00019 ] Selon une première variante, ladite matrice est constituée un film d ' éthylène-acétate de vinyle ou poly méthacrylate de méthyle .
[ 00020 ] Selon une seconde variante, ladite matrice est constituée une résine méthacrylate de méthyle ou silicone.
[ 00021 ] Selon une troisième variante, ladite matrice est constituée par un film de polychlorure de vinyle.
[ 00022 ] Selon une autre variante, ladite matrice est constituée un film constitué par un copolymère comprenant 80% et 90% polyéthylène basse densité et 10% à 20% d'éthylène- acétate de vinyle.
[00023 ] Selon une autre variante, ladite matrice est constituée de Polyfluorure de vinylidène.
[00024 ] L' invention concerne également un module photovoltaïque caractérisé en ce qu' il comprend au moins un élément photovoltaïque associé à un revêtement optiquement actif conforme à 1 'un des revêtements susvisés .
[ 00025 ] Avantageusement, ce module comprend en outre des constituant COAantlstockea où la longueur d ' onde de réémission est comprise entre 550 et 800 nanomètres est inférieur à la longueur d ' onde d' absorbation est comprise entre 1000 et 1500 nanomètres .
[ 00026 ] Avantageusement , le module comprend une face arrière réfléchissante, 1 'élément photovoltaïque étant encapsulé dans une matrice optiquement dopée pour former ledit revêtement .
[ 00027 ] Selon une variante particulière, le module selon 1 ' invention comprend une pluralité d'éléments photovoltaïques formant une matrice avec un foisonnement compris entre 0,25 et 0,75, les zones comprises entre lesdits éléments photovoltaïques étant transparentes .
[00028] Selon une autre variante, la matrice encapsulant les éléments photovoltaïques incluent des composés rémanents permettant de restituer de la lumière en 1 ' absence d' insolation.
[ 00029 ] L' invention concerne également des granulés optiquement actif pour la production de revêtement , notamment de films conformes à 1 ' invention caractérisé en ce qu ' ils sont constitués par une matrice transparente contenant une pluralité de constituants optiquement actifs absorbant 1 ' énergie lumineuse dans une première longueur d' onde d' absorption lambdaAl et réémettant l'énergie dans une seconde longueur d ' onde lambdaRl supérieure à lambdaAl , lesdits constituants optiquement actifs étant choisis de manière à ce que la longueur d ' onde de réémission lambdaRl d'au moins un type e const ucin s co.∑-tesponde 3. Ii ionjueuz d' onde d'absorption lainbdeA2 d'au moins un second type de
C»CD.0, iS*"¾ûf * "t* ¾ΰ¾ '¾'¾ "tïr* ϋϋί
Figure imgf000009_0001
concentration Cl des constituants optiquement actifs d'un premier type par rapport à la concentration C2 des constituants optiquement actifs dudit deuxième type est compris entre 0,1 et 0,2 ; Ci désignant la concentration en moles par litre du constituant i par rapport de la matrice do é »
[ 00030 ] Les granulés sont avantageusement produites a partir de polymères de type EVA Haute Teneur ou Polychlorure de Vinyle (PVC ) dopés ou encore de Polyfluorure de vinylidène .
Description détaillée d ' exemple non limitatifs de réalisation
[00031] L ' invention sera mieux comprise à la lecture de la description qui suit , se référant aux dessins annexés où :
la figure 1 représente une vue en coupe d'une matrice dopée selon 1 ' invention
- la figure 2 représente une vue schématique du spectre incident et sortant d' un matériau dopé selon 1 ' invention
Description non limitative d' exemples de réalisation
[00032] la figure 1 représente une vue en coupe d'une interface dopée selon l'invention. Elle est constituée par une matrice transparente contenant des constituants op c[u. sTie ac fs x*e£ xen es Δ s *
[00033] Dans l'exemple d'application décrit, l'interface est appliquée à la surface d'une cellule photovoltaïque (2) de type connu ,
[00034] La matrice est constituée par un matériau organique rigide ou souple, ou encore sous la forme d'un revêtement applicable sous la forme d'une résine.
[00035] Le matériau organique est choisi notamment parmi ; le polyraéthacrylate de méthyle (PMMA)
le polyéthylène acétate de vinyle ( EVA) ,
le Polychlorure de vinyle (PVC)
le polycarbonate (PC )
le Méthyl méthacrylate (MMA)
Polyéthylène basse densité (PEBD)
une résine méthacrylate de méthyle ou silicone
Polyfluorure de vinylidène ( PVDF ) .
[ 00036 ] Les dopants optiquement actifs sont choisis parmi : les luminophores organiques, (effet Stokes )
les luminophores inorganique (effet anti- stokes et rémanent)
les Molécules Optiquement Actives de type cristaux organiques scintillateurs à N+l , N+2, N+3, N+x noyaux φ type anthracénique ,
pérylène ou dérivés , le pentacène, ou luminophores organiques type diphényl , carbazol stylbène ou dérivés , choisis de telle manière que les spectres d 'émission des uns correspondent aux spectres d'absorption des autres .
[ 00037 ] Ceci afin de produire le décalage de fréquence électromagnétique attendu depuis l'UV et le visible vers le proche IR afin de à mobiliser dans la plage de plus grande sensibilité de la cellule Photovoltaïque Silicium par exemple, le maximum d'énergie lumineuse possible, le maximum de photons de λ compris entre 620 et 990nm correspondant à une énergie voisine du gap d'une cellule c.Si n-p par exemple.
[00038] Le pérylène est un composé chimique de formule C20H.2 ou C32H1S par ex. C ' est un hydrocarbure aromatique polycyclique se présentant comme un solide brun.
[ 00039 ] Le pérylène émet une fluorescence bleue ou rouge, ce qui en fait un dopant bleu ou rouge pour les diodes électroluminescentes organiques , qu ' il soit substitué ou non. C ' est également un photoconducteur organique. Il présente un maximum d ' absorption à 434 nm avec un coefficient d 'extinction molaire de 38 500 M-lcm-1 à 435 , 75 nm, et est peu soluble dans 1 ' eau (1,2 * 10-5 mmol/1 ) , comme tous les autres composés aromatiques polycycliques .
[ 00040 ] Tous les atomes de carbone du pérylène sont hybridés sp2 , ce qui explique pourquoi le cycle central n ' est pas représenté comme un cinquième noyau benzénique (car alors deux atomes de carbone seraient hybridés sp et la molécule perdrait une partie de son caractère aromatique et de ses propriétés fluorescentes) . La structure du pérylène a été intensivement étudiée par diffractométrie de rayons X.
[ 00041 ] Le pentacène est un composé chimique de formule C22H14 appartenant à la famille des hydrocarbures aromatiques polycycliques (HAP) et formé de cinq noyaux benzéniques fusionnés linéairement. Sa structure conjuguée étendue et sa structure cristalline en font un bon semi-conducteur organique, de type p (donneur d * électrons ) . Il s ' y forme des excitons par absorption de rayonnements ultraviolet ou visible, ce qui le rend très sensible à l'oxydation : c ' est la raison pour laquelle, alors qu ' il a 1 ' apparence d' une poudre rouge lorsqu ' il vient d ' être synthétisé, il vire petit à petit au vert à 1 ' air libre et à la lumière .
[ 00042 ] Le pentacène est un matériau prometteur dans la réalisation de transistors de type « thin-film transistors » et de transistors à effet de champ organiques . La mobilité des trous y est de 5 , 5 cm2 · -l · s-1 , presqu ' au niveau du silicium amorphe . Il forme des jonctions p-n avec le fullerène C60 utilisées pour réaliser des cellules photovoltaïques organiques
[ 00043 ] Pour le constituant de rang N le plus élevé : Le 5 , 12-bis ( phényléthynyl ) naphtacène , également abrégé en BPEN, est un hydrocarbure aromatique polycyclique de formule C34H20 utilisé comme fluorochrome pour tubes chimiluminescents ; il émet une lumière orangée. C ' est un semi-conducteur organique de type n.
[00044 ] Le but du système selon 1 ' invention est de mobiliser au niveau d'une photopile au silicium, par exemple, principalement sensible aux radiations lumineuses comprises entre 700 et 950 nm une énergie incidente supérieure à celle normalement fournie par la lumière solaire dans cette bande de longueur d ' onde .
[00045 ] En principe l 'énergie solaire utilisée est définie par la zone de recouvrement des spectres d' émission de la lumière solaire et d' absorption de la photopile.
[ 00046 ] Compte tenu de la spécificité de la pile (absorption de photons d'énergie correspondant à des longueurs d=onde comprises entre 700 et 950 nm) et du fait que l'énergie récupérée par la photopile est fonction de 1 ' irradiance solaire, c'est à dire, du nombre de photons transportés, l'un des moyens d' augmenter le rendement de la pile est de rendre utilisables les photons de la partie du spectre solaire située au dessous de 700 nm U. V. vers le visible) .
[ 00047 ] Le procédé utilisé transforme des photons hautes fréquences (250 à 700 nm) en photons basses fréquences ( 700 — 950 nm) en utilisant les propriétés fluorescentes de certains composés chimiques pris comme intermédiaires dans le transport de 1 ' énergie issue de la lumière solaire. Les substances sont choisies de façon que leurs spectres d'absorption constituent des zones successives , permettant de couvrir la totalité du spectre solaire dans la zone ( 250 - 700 nm) ( recouvrement en fréquences ou en longueurs d'ondes ) . Une radiation lumineuse de longueur d ' onde déterminée λ p pourrait être absorbée par la substance dont le spectre d' absorption comprend cette valeur de λ . Les photons h v n ou hc /In qui ont permis d'exciter les molécule de cette substance ( phénomène d'absorption) sont ainsi extraits définitivement du faisceau incident. Mais l'état instable qui a été conféré aux molécules est de très courte durée . Le retour à 1 'état fondamental (état stable des molécules à une température donnée ) peut s 'effectuer en partie (expression statistique du phénomène et d'une façon avantageuse dans notre cas, par une émission radiative ( fluorescence / phosphorescence) . Les photons ainsi engendrés se trouvent correspondre au spectre d' absorption d'une autre substance qui prendra le relais . On remarquera qu ' une substance donnée pourra absorber soit l'émission de la substance qui la précède dans la séquence de produits utilisés (énergie transformée ) , soit la partie de 1 'émission du spectre solaire qui lui correspond (énergie non transformée) .
[ 00048 ] Au niveau de la pile, 1 'énergie totale utilisable peut s ' exprimer :
ES0¾ = ENÎ ÷∑ET Avec:
ENT : Energie non transformée (zone 700-800nm du spectre solaire) ¾γ:∑ des énergies de transformations
Avec:
Α,Β,Ο, et D : Substances dont les spectres respectifs se partagent le spectre solaire dans le sens croissant des longueurs d'onde
: Energie qui a subit tous les stades de transformation
:Energie provenant de la transformation de radiations du domaine visible de la source solaire située juste en dessous de la zone de sensibilité de la photopile par l'intermédiaire de la seule substance D
[ 00049 ] Les composés chimiques sont piégés dans une matrice convenable. La matrice devra s'appliquer sur la pile de façon à constituer un transformateur de photons , intermédiaire entre la pile et la source lumineuse.
[ 00050 ] Les différents types de composés chimiques sont dispersés dans la matrice de façon homogène .
[ 0005 1 ] L'émission des intermédiaires chimiques s 'effectuant dans toutes les directions , 1 'émission de A (par exemple ) est capté par des molécules B se trouvant soit entre A et la pile, soit entre A et la source, (ainsi de suite) .
[ 00052 ] Les photons basse fréquence finalement produits par unité de temps se dirigent pour moitié vers la pile et pour moitié en direction opposée ( les photons émis dans un plan parallèle à la pile étant négligeables ) . [ 00053 ] Les substances chimiques utilisées auront des rendements quantiques de fluorescence (ou de phosphorescence ) élevés et ne devront pas donner lieu à des processus photoch nixqu susceptxbles d™alterer la nature ( et par suite de rendement ) du transformateur de photons .
[00054 ] A titre d ' exemple , le tableau ci-dessous représente différents exemples de formules et de leur composition et la concentration des constituants optiquement actifs dans une plaque PMMA d'une épaisseur de trois millimètres (en gr/kg et en mole/litre) :
Composé PPO Uviiex OB 3G L V 850 L F R 305 GG s 2,5dlphén 2,5t iophène Hosîasol Pérylène //OR 610 Hostasol
~> C26H26N20 NaphtaHmi Tetra. carbox Dl Red
Oxazole 2S d y. Pérylène C23H120
Reférenc C15H11N C24H802 C32H16 S e 0
0,44gr Q,llgr 0,06gr
Formule «Lj!i?2 JL0™3 1,95*10-4
1 mole/litre mole/litre 5
mole/1 itr e
0,44gr 0,Hgr 0,06gr 0,006gr
Formule 1,52*10-3 1,95*10-4 1,31*10-4 9,28*10-
2 mole/litre mole/litre rnofe/lïîre 6
mole/1 itr e
G,22gr 0,1 Igr Q,06gr Q,03gr
Formule 2,86*10-4 1,71*10-4 8,34*10-5
3 mole/litre mole/litre mole/litre mole/litre 0,22gr 0,llgr 0,022395
Formule 3,40*10-4 gr
4 mole/litre mole/litre 8,0*10-5
mole/litre
0,22gr Q,llgr 0,03gr
Formule 1,11*10-3 2,86*10-4 8,34*10-5
5 mole/litre mole/litre moie/h'tre
[00055] le tableau ci-dessous représente différents exemples de formules et de leur composition et la concentration des constituants optiquement actifs dans un film df encapsulation EVA d'une épaisseur de e- 900μπι (en gr/kg et mole/litre);
Com o PPG Uviîex OB 3G L V 850 L F R 305 RH800 Styry! 20 sés 2,5diphé 2,5thiophè Hostasol Pérylène //OR 610 C26H26 C33H370
-> nyl ne Naphtafi Tetra.carbo diPéryfèn M305, SSCI
Oxazole C26H26 2 mid xy. e
Référé C15H11 02S C24H802 C32H16
nce NO
0,88gr
Formu! 1,66*10 2 ,14*10-4
e 6 -3 Mole/litre
mole/fitr
e
0,3 Igr 0,16gr 0,03gr
Formul 1,32*10 3,49*10-4 7,04*10- e 7 -3 mole/Htre 5
mole/litr mole/litr
e e 0,88gr 0,22gr 0,025gr 0,0002
Formul 1,66*10 2 ,14*10-4 2,61*10- 5gr
e 8 -3 mole/litre 5 2,09*1
mole/litr mole/litr 0-7
e e mole/lit
re
0,88gr 0,22gr 0,025gr 0,00025gr
Formui 1,66*10 2 ,14*10-4 2,61*10- 1,75*10-7 e 9 -3 mole/litre 5 mole/litre mole/litr mole/litr
e e
[ 00056 ] Dans les exemples donnés au-dessus, les granulats optiquement actifs de 1 à 2 mm de diamètre sont constituées de molécules optiquement actives (MOAs ) intégrées directement dans différents polymère de types PMMA, EVA, PVC, PE. Ils permettent de réaliser des revêtements , des films à déplacement de cascade lumineuse (CL) pur les différentes applications agricole et photovoltaïque .
[ 00057 ] Or certains des matériaux se dégradent et perdent leurs caractéristiques optoélectroniques comme les cascades lumineuses suite aux actions de photo-oxydations , hydrolysation , migrations des MOAs . Ce phénomène apparaît dans certaines des matrices polymères telles les polyoléfines PE/E A ou EVA précisément utilisées pour la fabrication des films agricoles ou 1 ' encapsulation des cellules PV.
[ 00058 ] Afin de renforcer la solidité lumière des matrices dopées cascades lumineuses (CL) , les MOAs sont inclues dans un milieu compatible avec elles, tel le PMMA, dans lequel les caractéristiques optoélectroniques des MOAs/CL sont pérennes .
[ 00059 ] Le PMMA dopée CL est micronisé ou pulvérulente par une technique de cryobroyage et amené aux dimension de quelques dizaines de micromètre pour 1 'utiliser comme un pigment organique stable contenant tout ou partie des MOAs utiles .
[00060 ] Cette matrice PMMA est mélangée dans les granulats d'EVA au moment de 1 'extrusion du film. La formule 2013E est donnée ensuite comme un exemple . Le taux de concentration du PMMA dopé pulvérulent est 10% . La granulométrie de la poudre de PMMA dopé est 2 micromètre et la concentration de dopants est de 5grs/Kg de premix CL PMMA. Pour 5kg de compound OMMA dopé OMMA 25grs de dopants répartis :
PPO : 0 , 44 soit 73.6% en masse de la formule dopante
OB : 0,11 soit 18 , 3% en masse de la formule dopante
GG : 0,0479 soit 8,1% en masse de la formule dopante
[00061] Pour la réalisation de modules photovoltaïques , la matrice située dessous les cellules sur la face opposée à celle de la collection de photons , peut être avantageusement constituée de éthyle vinyl acétate par exemple encapsulant les éléments (cellules) photovoltaïques et rendue réflectrice par inclusion de pigments TiOx
Egalement la matrice située dessous les cellules et encapsulant les éléments photovoltaïques peut être rendue réflectrice et rémanente à la fois selon un exemple de réalisation, par 1 ' inclusion ( dopage ) de composés rémanents de type cristaux inorganiques ZnS dopé Cu par exemple permettant de restituer de la lumière en toute obscurité pendant un temps long > à une heure par exemple après 1 ' arrêt de 1 'énergie électromagnétique incidente (excitation lumineuse)
De même la matrice située dessous les cellules encapsulant les éléments photovoltaïques peut également être rendue anti- Stokes par 1 ' inclusion de particules cristalline de type oxysulfures de terres rares Green UC2 de Reidel-de Haën ou YF3YbEr de RP.
De même le substrat arrière (ou backsheet ) du module photovoltaïque peut être constitué d'un polymère polyfluoré comme le polyfluorure de vinylidène ( PVDF) dopé comme la matrice d' encapsulation située dessous les cellules avec Ti02 , et/ou ZnS :Cu, et/ou Green UC2 oxysulfure de terres rares pour lui conférer les fonctions complémentaires de Réflectance et/ou Rémanence et ou anti-Stokes dans des bandes de longueur d' onde complémentaires de celles des matrices d ' encapsulation de la face avant dopé cascades lumineuses de type Stokes.
De plus, les matrices diffusantes amplifiaient l'efficacité, le rendement des cascades lumineuses . Préférablement, les cascades lumineuses sont associées avec des charges diffusantes, Si02, Si03, zéolithe alumino silicate, silice mésoporeuse. Il est à noter que les films EVA sont également intéressants par leur coefficient de diffusion intrinsèque. Les matériaux mésoporeux présentent une suface de contact de 1 ' ordre de 1000m2/Gr/cm_1 sont de bon candidats pour le greffage des molécules optiquement actives (MOA) /cascades lumineuses (CL) , leur solidité lumière and leur inertie phyisco-chimique . Les formules RREFLEC 2010 A' , B' et C ' dans la tableau 3 sont de cette technique .
En face avant , on dispose de CL avec MOAs des fluorophores de rémanence court que 10~8 seconde, tandis que an face arrière, on dispose de CL mixtes MOAs et COAs (cristaux optiquement actifs ) de photoluminescence longue que 10"8 seconde. Certain COAs peuvent ainsi réémettre par réflexion des photons bleus de 450 nanomètre par photoluminescence après la excitation. On prend comme un exemple de l'utilisation conjointe de 2 cascades lumineuses complémentaires : La formule 2013E en face avant et formule RREFLEC 2010 B ' en tableau 3 en face arrière. L'efficacité de ce binôme de films/plaque d ' encapsulation sera d' autant plus importante que le foisonnement des cellules photovoltaïque (PV) , qui par module, le rendement sera plus faible que 0,9. Parce que la première revient à rendre toute la surface du module active optoélectroniquement , même les zones non recouvertes de cellules PV.
Dans les films/plaques dopés CL 1 ' action d'éléments diffusants tels le Ti02 , Si02 , silice ultra fine ou pyrogénée, associée aux cii est intéressante en ce qu us sont transparents uans le visible et ils prennent en compte les photons réémises par les MOAs en 4Pi stéradian pour en augmenter le parcours utile dans la matrice dopée .
© plus la structure xnorganx jue de la sxlxce pyrogénée dont la surface développée est de l ' ordre de 250 à 400 m2/gr est une s t rue t u re pr o ce gr e f f âge d s M0i¾s t a l r x n t egr at xo * Ainsi nous obtenons un module photovoltaïque dont les car a t er x s t x u optxc u s d ' aÎDSorptxon g d ' eitixssxon f e reflexion, de Rémanence des matériaux d' encapsulâtion qui le compose sont complémentaires entre elles et concourent à 1 ' axtiel xor at xon des gaxns jphotoelectrxc ue des cellules $ a 1 ' amélioration d s rendements du module photovoltaïque ·
C """R flecteur 2 ! , Opt xcjuem n t J^c t x £
Dopage du Film EVA dessous les Cellules : Réflecteur Optiquement Actif en gr/kg ep . 450j m de EVA et/ou dopage du substrat PVDF (backsheet PolyFluorure de Vinylidène).
AAntiStok j TTiOx<0,6 μκι es l KNanoparticul es
Ddiffusant
IREFLEC20 00,75 00,375 22 22
L2BRm/D
IREFLEC 1 0,5
!OIO A'
IREFLEC 1 0,5 1
Ï010 B*
IREFLEC 1 0,5 1
Ï010 C
[00062 ] Pour 1 'application aux films agricoles, une architecture de stratification avec multi-couches est réalisée. Les traitements optiques spécialisés sont complémentaires en longueur d ' onde d'absorption et de réémission d'une couche à l'autre.
[00063 ] Ainsi à partir d' une cascade lumineuse complète à 4 niveaux de l'UV au Rough ou IR, la couche extérieure ver le soleil est de dopage de l'UV jusqu ' à bleu et la couche intérieure est de dopage émettant dans la bande 600 jusqu' à 700 nanomètre . La couche externe est plus particulièrement dédiée au premier décalage de fréquence, qui joue également le rôle de protection UV.
[00064 ] Cette technique est nouvelle par la technique de coextrusion, simultanée de films de différentes qualités par la même machine . Elle s ' adapte aux films agricoles coextrudés composés d' une âme centrale dopée 600-700 nanomètre par ailleurs traité thermiques ou diffusante et la couche extérieure active en 400 jusqu'à 500 nanomètre par ailleurs traitée avec des antioxydant ou hydrophobe .
[00065 ] Les choix des films sont adaptés pour rechercher des effets optoélectroniques conjugués ou complémentaires favorables à la croissance des plantes et/ou aux fonctions optiques des insectes polinisateurs .
[ 00066 ] Les formules ci-dessous sont adaptées à 1 'utilisation de films agricoles pour plantes maraîchères, âme centrale et couche externe . [00067] Les matériaux CL constitués de 2 couches spécialisées pour le maraîchage tomates et concombres . L1 âme centrale est du film en 80 micromètre, tandis que la couche externe est en 60 micromètre. Le film utilisé est de 4TT.
[00068] Une série de formules complète sera utilisée pour doper l'âme centrale du film en 80 jum (formules P012 à P0015), dans ces films le dosage de l'OB à été divisé par 2 (formules P012) et par 4 (formule P013) pour diminuer voir supprimer les effets perturbateurs du dopage vis-à-vis des insectes polinisateurs , Pour les formules partielles lfâme centrale sera dopée soit avec du GG (formule P017 soit avec du LRF305 (formule 018), la formule P016 est une dopage avec un mix GG/LRF305.
Figure imgf000021_0001
Pour la couche externe des films à dopage partiel on reprend le dosage des films à dopage complet pour le PPO et l'QB des formules P0012 et 013 mais avec des concentrations ramenées à des valeurs correspondant à des films de βθμιιι,,
Figure imgf000021_0002
[00069] La règle de variation des concentrations de MOAs en fonction de l'épaisseur des films ou plaques des matériaux dopés CL . La notion développée ici est celle de la population active de MOA/COA par unité de surface/ par nombre de photons incidents . La loi de Beer-Lambert s 'applique ici pour réguler la concentration de MOAs/COAs utiles . Cette loi est directement liée aux paramètres physiques; elle est indépendante du nombre de photons incidents qui est autre paramètres des matériaux « intelligents » type OPTO CL .
[ 00070 ] D ' après la loi de Beer Lambert :
Avec:
D™ log ~ ∑*c*d D: Densité optique
∑ : coefficient d'extinction molaire
c :Concentration molaire
d :Longueur du trajet
l0 intensité lumineuse à l'entrée
I : Intensité lumineuse à la sortie
Efficacité de l'absorption Siy = ^- (-90% d'absorption -→ log log 10=1 )
Si-la - IfiO . ^9g% d'absorption → log ^0-0- ^ log 100=2 )
Ne dépendant que de la substance à une
D1 = 1 =∑ d, longueur d'onde donnée = Cst d'où pour passer
D1 = 2 =∑ ¾ d2 de 10% à 1% il suffit d'avoir ^ = 2
c2 d2
Soit par exemple de doubler la concentration pour une épaisseur constante ou de doubler l=épaisseur à concentration constante
Si le coefficient ∑ est uniforme dans tout le domaine spectral (200nm - 700nm) f la concentration doit être d'environ 2*10"3 moles/litre. Ces conditions sont idéales pour une substance donnée dans le cas suivant.
- Solution diluée 99%d ' absorption (efficacité de 1 ' absorption)
Solution diluée doit posséder de bonnes conditions pour avoir des absorptions non perturbées par des associations moléculaires .
Quand on a n substances à mélanger : il faut multiplier d par n (épaisseur de la matrice ) pour avoir une concentration idéale.
Exemple :
n = 4
d = 4 *0,1
d=0,4
[ 00071 ] L ' autre règle de concentration à mettre en évidence est celle du nombre relatif de MOA1/MOA2 /MOA3 / MOA4/ MOA n- 1 les unes par rapport aux autres . Cette concentration varie d'une molécule à 1 ' autre fonction de son poids moléculaire. Pour reprendre le modèle de la séquence initiale des MOA de type HAP benzéniques leurs concentrations varient en 10-3 , 10-4 , 10-5.... En fonction du poids moléculaire de chaque MOA, soit leur nombre de noyaux aromatiques : Anthracène 3phi ( 10- 3) + Naphtacène 4phi ( 10-4 ) + pentacène 5 phi ( 10-5)...

Claims

Revendications
1 — Revêtement optiquement actif pour 1 ' amélioration du rendement de conversion photosolaire, constitué par une matrice transparente contenant une pluralité de constituants optiquement actifs absorbant l'énergie lumineuse dans une première longueur d ' onde d'absorption lambdaA1 et réémettant 1 'énergie dans une seconde longueur d ' onde lambdaR1 différent de lambdaA1, lesdits constituants optiquement actifs étant choisis de manière à ce que la longueur d ' onde de réémission lambdaRl d' au moins un type de constituants corresponde à la longueur d ' onde d' absorption lambdaA2 d'au moins un second type de constituants, caractérisé en ce que le rapport C2/C1 entre concentration Ct des constituants optiquement actifs d'un premier type par rapport à la concentration C2 des constituants optiquement actifs dudit deuxième type est compris entre 0,13 et 0,26 ; Ci désignant la concentration en moles par litre du constituant i par rapport de la matrice dopée .
2 - Revêtement optiquement actif selon la revendication 1 caractérisé en ce que le rapport C2^ci entre concentration Cy des constituants optiquement actifs d'un premier type par rapport à la concentration C2 des constituants optiquement actifs dudit deuxième type est compris entre 0 , 13 et 0 , 26 ; CL désignant la concentration en moles par litre du constituant i par rapport de la matrice dopée , la dite matrice est constituée par un matériau organique choisi parmi un film d ' éthylène-acétate de vinyle, un film de polychlorure de vinyle et un film constitué par un copolymère comprenant 80% et 90% polyéthylène basse densité et 10% à 20% d' éthylène- acétate de vinyle.
3- Revêtement optiquement actif pour 1 ' amélioration du rendement photosolaire pour 1 ' optimisation du rendement d' une cellule photovoltaïque selon la revendication 1 caractérisé en ce qu'il comporte N types de constituants stocks désignés par 1 ' abréviation C0Aetocke8 où la longueur d ' onde de réémission est supérieure inférieure à la longueur d ' onde d'absorption, où N est égal à 3 ou 5, la concentration Cn des constituants de rang N étant égal compris entre 0 , 4N et 0 , 6N, la matrice contenant en outre un constituant anti-stockes désigné par l'abréviation C0Aanti8tockeiI où la longueur d ' onde de réémission est inférieur à la longueur d ' onde d'absorption.
4 - Revêtement optiquement actif pour 1 ' amélioration du rendement photosolaire pour 1 ' optimisation du rendement d'une cellule photovoltaïque selon la revendication 1 ou 2 caractérisé en ce que le type de constituants optiquement actifs de rang N le plus élevé présente une longueur d ' onde de réémission dont le pic est situé entre 945 nanomètres et 980 nanomètres .
5 - Revêtement optiquement actif pour 1 ' amélioration du rendement photosolaire selon l'une quelconque des revendications précédentes caractérisé en ce que la dite matrice est constituée un film d ' éthylène-acétate de vinyle ou poly méthacrylate de méthyle .
6 - Revêtement optiquement actif pour 1 ' amélioration du rendement photosolaire selon 1 ' une quelconque des revendications précédentes caractérisé en ce que la dite matrice est constituée une résine méthacrylate de méthyle ou silicone.
7 - Revêtement optiquement actif pour 1 ' amélioration du rendement photosolaire selon 1 ' une quelconque des revendications précédentes caractérisé en ce que la dite matrice est constituée par un film de polychlorure de vinyle ou par un film constitué par un copolymère comprenant 80% et 90% polyéthylène basse densité et 10% à 20% d ' éthylène-acétate de vinyle.
8 — Module photovoltaïque caractérisé en ce qu ' il comprend au moins un élément photovoltaïque associé à un revêtement optiquement actif conforme à 1 ' une au moins des revendications 1 à 7. 9 — Module photovoltaïque selon la revendication précédente caractérisé en ce qu ' il comprend en outre des constituants C0A-^ti8tocke8 où la longueur d ' onde de réémission est comprise entre 550 et 800 nanomètres est inférieur à la longueur d ' onde d' absorbation est comprise entre 1000 et 1500 nanomètres .
10 — Module photovoltaïque selon la revendication 8 ou 9 caractérisé en ce qu'il comprend une face arrière réfléchissante, 1 ' élément photovoltaïque étant encapsulé dans une matrice optiquement dopée en cascade lumineuse pour former ledit revêtement .
11 — Module photovoltaïque selon la revendication 8 ou 10 caractérisé en ce qu' il comprend une pluralité d' éléments photovoltaïques formant une matrice avec un foisonnement compris entre 0,25 et 0,75, les zones comprises entre lesdits éléments photovoltaïques étant transparentes .
12 — Module photovoltaïque selon la revendication 8 ou 11 caractérisé en ce que la matrice encapsulant les éléments photovoltaïques incluent des composés rémanents permettant de restituer de la lumière en 1 ' absence d' insolation.
13 — Module photovoltaïque selon les revendications 8 à 12 caractérisé en ce que binôme de films et/ou plaques d ' encapsulation est réalisé dans la manière , en face avant , les cascades lumineuses avec MOAs sont disposés , en face arrière, les CL mixtes MOAs et COAs sont disposés .
14 — Granulés de polymères pour la fabrication de revêtement optiquement actif selon la revendication 1 caractérisé en ce qu ' ils sont constitués par une matrice transparente contenant une pluralité de constituants optiquement actifs absorbant 1 ' énergie lumineuse dans une première longueur d ' onde d' absorption lambdaA1 et réémettant 1 'énergie dans une seconde longueur d ' onde lambdaR1 supérieure à lambdaM, lesdits constituants optiquement actifs étant choisis de manière à ce que la longueur d ' onde de réémission lambdaRl d' au moins un type de constituants corresponde à la longueur d'onde d' absorption lambdaA2 d'au moins un second type de constituants , caractérisé en ce que le rapport C2/Cl entre concentration C1 des constituants optiquement actifs d'un premier type par rapport à la concentration C2 des constituants optiquement actifs dudit deuxième type est compris entre 0 , 1 et 0,2 ; Ci désignant la concentration en moles par litre du constituant i par rapport de la matrice dopée .
15 — Granulés de polymères pour la fabrication de revêtement optiquement actif selon la revendication 1 caractérisé en ce que les molécules optiquement actives sont incorporés dans une matrice de PMMA micronisée ou/et pulvérulente dopée cascade lumineuse, et puis mélangé dans les granulats d'EVA.
16 — Film agricoles est réalisé selon la revendication 1 caractérisé en ce que les films de différentes qualités et/ou des épaisseurs variés sont co-extrudés simultanées par la même machine.
17 — Revêtement optiquement actif pour 1 ' amélioration du rendement photosolaire selon 1 'une quelconque des revendications précédentes caractérisé en ce que la concentration est en fonction de l'épaisseur des matrices dopées en multipliant l'épaisseur d'un couche par le nombre de couches .
18 — Revêtement optiquement actif pour 1 ' amélioration du rendement photosolaire selon 1 ' une quelconque des revendications précédentes caractérisé en ce que la concentration est en fonction du poids moléculaire des MOAs , qui est en fonction du nombre de noyaux polycycliques .
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