Brevet FR2132076A1 — publié le 19721117

L'invention concerne le dispositif et la fabrication d'éléments de connexion conducteurs de cellules solaires dans des générs- teurs solaires pour engins spatiaux. Dans de tels générateurs solaires on eonnecte un très grand nonibre de cellules solaires en série au moyen de co@nesteur@ afin d'obtenir une tension plus élévée qui peut être utilisée ultérieurement. Normalement ces connexions sont découpées dans des tôles ou toiles métalliques très fines et soudées aux cellules solaires par soudure ou brasure, cf. "Raumfahrtforschung" Cahier 1:1969 pages 28-37. De tels connceeteurs manquent souvent de résistance méca- nique et de flexibilité et ne peuvent être employés que difficile ment et à grands frais. L'invention permet d'obtenir une plus grande résistance et flexibilit des connexions et de réduire les frais de fabrication des gébérateurs solaires. L'invention résout ce problème de façon suivantes le connecteur se compose d'un très grand nombre de bandes conductrices fines et minces qui sont disposes parallèlement et d très faible distance les unes des autres sur une feuille flexible en matière plastique. La fabrication de ces connexions se fait de préférence par attaque d'acide d'une feuille de polyamide recouverte de métal Ces bandes ont été préalablement légèrement étamées aux endroits od elles reposent sur les cellules solaires. In connexion est fix6e aux contacts des deux cellules à réunir en la pressant de façon égale et régulière sur ces contacts par un dispositif; on peut p.ex. la porter alors au-dessus de la température de fusion de la soudure ou Brasure dans un four. La couche de brasure sur la connexion tond en même temps que la unes couche de brasure apposée sur les contacts des cellules solaires. Après refroidissement, on est en présence d'un raccord solide et bon conducteur. La fixation de ces raccords iur les contacts des cellules solaires peut être réalisée nana brasure, p.ex. par thermodiffusion ou thermocompression (soudure par ultra-sons). Un exemple de réalisation pratique de l'invention est donné sur la fig. 1 qui représente une cellule solaire avec son cen- necteur. Sur la feuille plastique (1) les bandes conductrices (2) sont collées aux endroits (3) et étamées à leurs extrémités (4) (5). Les extrémités (5) sont brasées avec les barres de contact (6) de la cellule solaire (7), qui a été de préférence pourvue d'un contact "wrap-around" (8). Les extrémités (4) sont brasées au contact de polarité opposée (9) de la cellule solaire u trouvant en face (elle ne figure pas sur le plan). La fig. 2 montre un dispositif pour la brasure simultanée d'un module de cellules soalires se composant d'tm grand nombre de cellules connectées en série. Dans le support (2) on a des cavités (3) dans lesquelles s'encastrent les cellules selaires (1), les contacts vers le haut. Les connecteurs (4) sont posés sur les contacts de ces cellules solaires, légèrement éta@ée et positionnés. te module est couvert alors avec une feuille plastique résistant à la chaleur (5); les bords de cette feuille de plastique (6) sont fixés au support de façon à rendre l'en semble hermétiquement étanche.On fait le vide en (8); par les orifices (7) percés dans le support, la feuille de plastique (@) est pressée contre les connecteurs (4) et ceux-ci sur les con tacts des cellules solaires. Après un certain laps de temps, quand toutes les impuretés ont été gazéifiées et évacu & s du module, ce dernier est porté au-dessus de la température de fusion de la brasure, puis aprds fusion de celle-ci il est re- froidi et ventilé.Ainsi on réalise en une seule opération un module qui peut se composer de plusieurs centaines de cellules solaires0 Par rapport aux raccords en tôle découpée, les connecteurs dé- crits présentent une ré@istance récarique environ 5 fois supé rieure (valeur type: 100 Selrton). Cette résistance est facile à reproduire; les déviations de cette valeur sont nettement moins élevées que pour d'autres types de connections.La flexibilité des raccords, qui peut être définie p.ex. par le nombre de flexions à + 900 de deux cellules solaires réunies entrainant la rupture de la connexion, est environ 10 fois plus élevée que pour d'autres types de connexion. uisque les bandes conductrices, fabriquées dans des metaux de tries haute conductibilité (Ag,Cu, Au), relient les contacts des cellules solaires par la voie la plus directe, cea connecteurs ont un poids particulièrement faible et une résistance électrique minimale. onptJ tenu de la quantité de brasure exceptionnellement réduite et des faibles dimensions des points de soudure, les diffe@rences entre coefficients de dilatation des matériaux reliés n'entraînent pas du tout la rupture des connexions, ou alors seulement après des cycles thermiques particulièrement fréquents. Pour l'élaboration de modules de cellules solaires ne créant pas de champ magnétique et de grande surface, on peut utiliser le dispositif selon la fig. 2. Ce procédé prévoit que les connecteurs ne sont pas posés séparément sur les cellules solaires mais sont solidaires moyennant une feuille de plastique commune. Cette dernitre est recouverte sur les deux côtés par une feuille conductrice Sur la face de la feuille plastique qui repose sur les contacts des cellules solaires, la feuille conductrice est enlevée par attaque d'acide mais en ménageant la multitude des bandes minces conductrices. Sur le côté opposee, par contre, les retours do courant ont été attaqués dans la forme correspondant exactement aux circuits du courant dans les cellules solaires du module. La fig. 3 est une vue du dessus, d travers la feuille de matière plastique (1); on aperçoit les bandes conductrices (2) sousja- centes obtenues par attaque à l'acide et le revers (3) des cellules solaires. Le retour du courant (4) obtenu par attaque à l'acide de la feuille conductrice supérieure ne figure qu'en partie sur le dessin. Le module préparé de Oett. façon est brasé en une seule opération. Afin d'améliorer la diffusion de la chaleur à travers le medule, les espaces (5) entre les cellules solaires et la feuille plast@ique seront comblés par une colle thermo-conductrice: @@ applique une goutte de taille déterminée d'avance de cette colle sur le trou (6) dans la feuille-support derrière chaque cellule solaire; par attraction capillaire l'espace (S) est comblé. Bn procédant de cette sorte, on peut fabriquer des modules de cellules solaires de grande surface à des frais de main-d'oeuvre très réduits. Ces modules ne présentent qu'un champ magnétique faible, la surface limitée par la boucle de courant étant minime. Le passage aisé de la chaleur à travers le module, de sa surface avant à sa face arrière, entraîne également un bon rayonnement de chaleur à l'arrière du module et assure par oonaéquent une température de travail relativement faible des cellules soalires ce qui se traduit par un rendement élevé en service. R E V E N D I C A T I O N S 1. Elément connecteur pour relier électriquement et mécanique ment des cellules solaires dans des générateurs solaires d'engins spatiaux, qui se caractérise par un @@@@@@@ @@@@@@@ d'un grand nombre de bandes c@nduetr@@s, midaces et étr@it@@ disposées parallèlement et à faible distance les unes par rapport aux autres sur une feuille da mati@re @lastique flexible. 2. Elément connecteur selon revendication 1, se caractérisant par le fait que le raccord est fabriqué à partir d'une feuille de matière plastique à revêtement conducteur par attaque du matériaux conducteur à enlever. 3. Elément connecteur selon revendication 1, se caractérisant par le fait que le raccord est recouvert avant son tlaboration par un apport de brasure aux endroits reposant sur les contacts de la cellule solaire 4. Elément connecteur selon revendications 1 et 3, se caracttri- sant par le fait qu'il est pressé par un dispositif sur les contact s des cellules solaires enduits de brasure pour le fixer sur ces contacts. Il est porté au-dessus de la tempéra- ture de fusion de l'apport de soudure de sorte que les couches de-brasure sur le raccord et sur les contacts des cellules solaires fusionnent. 5. Elément selon revéndication 1, qui se caractérise par le fait qu'il est pressé par l'action d'un vide sur les contacts des cellules solaires pour nettoyage et fusion. 6. Elément selon revendication 1, qui se caractérise par le fait que le raccord est relié aux contacts des cellules solaires avec ou sans matériau d'apport par soudure de thermodiffusion ou thermocompression (soudure aux ultra-sons). 7. Elément conncecteur selon revendication 1 qui se caractérise par le fait que la feuille plastique est enlevée totalement ou en partie avant ou après fixation des bandes conductrices sur les contacts des cellules solaires. 8. Elément selon revendication 1 qui se caractérise par une seule feuille-support er matière plastique commune à tous les raccor@s d'un module de cellules solaires 9. Elément selon revendications I et 8, qui se caraetrise par le fait que le support en matière plastique commun porte d son revers les retours de courant du module 10. Elément selon revendications 1 et 8, qui se caractérise par le fait que chaque espace entre les revers des cellules solaires et la feuille en matière plastique après raccordement des bandes conductrices avec les contacts des cellules solaires est comblé par de la colle. 11. Elément selon revendications 1, 8 et 10, qui se caractérise par le fait que la colle est appliquée à travers des orifices ménagés dans la feuille plastique sur les espaces entre les cellules solaires et la feuille en matière plastique.