Brevet FR2130072A1 — publié le 19721103

k7k01 1 2130072 La présente invention concerne une pile solaire en matériau monocristallin du type n sur p ou du type p sur n, dé préférence au silicium dont le côté supérieur sensible à la lumière est recouvert d'un verre protecteur et qui est assemblé en modules avec d'autres piles du même type 5 par l'intermédiaire d'éléments de connexion électriquement conducteurs et par soudage ou brasage, modules qui sont posés sur une mince feuille de support isolante. Il est connu de munir des piles solaires de verres protecteurs collés sur le côté supérieur à protéger au moyen d'un adhésif transparent. On 10 connaît également des piles solaires à verre protecteur intégré dans lesquelles le matériau vitreux est déposé directement sur le côté supérieur de la pile. Cette opération peut s'effectuer, par exemple, par dépôt en phase vapeur ou par pulvérisation cathodique. Les verres protecteurs ont pour fonction de soustraire la pile 15 aux influences atmosphériques telles que l'humidité, la corrosion, etc. Après le départ, ils servent en outre à éviter un endommagement de la pile par un rayonnement de particules douées d'une grande énergie. En outre, un tel verre protège la pile contre les micrométéorites. Il améliore également l'adaptation optique de la pile à la lumière incidente et évite les pertes par réflexion. 20 Pour pouvoir connecter une pile solaire élémentaire avec d'autres, il est d'usage de laisser exposée la barre de contact. Pour des motifs de technique de fabrication, la surface de contact ne peut pas être complètement prolongée jusqu'au bord de la pile solaire. Il subsiste ainsi des régions de la pile qui ne sont pas protégées. Comme la barre de contact, 25 lorsqu'on utilise la technique de soudage, n'est épaisse que.de quelques microns, le danger d1endommagement par des particules douées d'une grande énergie est très grand. En outre, la barre de contact n'est pas non plus protégée contre un endommagement mécanique par vibration ou lors d'un nettoyage. Avec un élément de connexion soudé, le remplacement d'une pile 30 solaire élémentaire est impossible car, d'une part, la liaison de contact ne peut être détruite sans endommagement du côté supérieur de la pile sensible à la lumière et, d'autre part, le côté inférieur avec sa surface de contact n'est pas accessible en raison de son collage sur un substrat. Dans ce cas, il est donc nécessaire de rejeter le module tout entier. 35 Four éviter des champs électrostatiques, lorsque le verre protecteur est soumis à des efforts considérables, on le recouvre d'un revêtement transparent électriquement conducteur. Les revêtements des verres 71 47401 2 2130072 élémentaires doivent être branchés en série au moyen d'éléments de connexion supplémentaires tandis qu'on s'efforce d'obtenir le plus haut degré de protection possible,Dans les piles solaires jusqu'à présent usuelles, dont les verres protecteurs laissent exposée la surface de contact, cette exigence 5 est difficile à satisfaire. Enfin, la mesure de la pile lorsqu'elle est recouverte de son verre protecteur est une opération essentielle. Mais si le processus de mesure permet de déterminer 1 influence du verre, il ne permet pas de détecter un er„do;i.magemenf produit par le soudage ou le brasage. L'invention a pour objet de créer une pile solaire en tant 0 que composant largement protégé contre les influences extérieures et dans lequel les opérations de câblage ultérieures sont limitées aux éléments de connexion et au côté inférieur non sensible. Le module fini peut, après établissement de la liaison conductrice, être étalonné,c'est-à-dire mesuré et classifié, des piles présentant entre elles un écart aussi faible que 5 possible étant associées pour assurer une puissance de sortie optimale. Enfin, l'invention vise encore l'obtention d'une pile dans laquelle, sans tenir compte des endommagements dus à des rayonnements, les surfaces de contact peuvent être réduites pour assurer l'obtention d'une pile d'une plus grande puissance. A. cet effets suivant l'invention, après le branchement des 0 éléments de connexion électriquement conducteurs sur les contacts prévus sur le côté supérieur des éléments de pile,on munit l'ensemble de ce côté supérieur y compris la surface de contact et les éléments de connexion déjà branchés, d'un verre protecteur. Cette technique est utilisable également dans le cas de piles qui, contrairement à une pile du type à "enroulement", mais par une 5 technique analogue, présente ses deux contacts sur son côté supérieur. L'invention est également utilisable dans le cas de piles classiques comportant des contacts p et n, respectivement, disposés sur ses côtés supérieur et inférieur. Pour permettre la réalisation d'un montage en série de piles classiques, l'élément de connexion présente une forme telle qu'il puisse être relié directement au 0 contact côté inférieur de la pile suivante. Pour l'établissement d'un montage en parallèle, il est proposé d'utiliser un élément de connexion indépendant de ceux qui servent au montage en série. La pile solaire suivant l'invention offre une série d'avantages par rapport aux piles solaires connues. Tout d'abord, la pile, y compris sa 5 surface de contact est parfaitement protégée contre toute dégradation. La surface de contact y compris sa liaison avec l'élément de connexion électriquement conducteur est mieux isolée par le verre protecteur. Grâce à la réduction 71 47401 3 2130072 des surfaces de contact à la mesure rigoureusement indispensable, la puissance de la pile peut être considérablement augmentée sans qu'il soit nécessaire de recourir à un verre protecteur présentant des formes compliquées. La mesure de la pile en vue de son assortissage s'effectue sur le composant fini, de 5 sorte qu'un endommagement de la pile lors de la pose des éléments de connexion peut être décelé avant l'exécution du reste du câblage. Un nettoyage de la surface de contact pour éliminer l'adhésif en excès qui "bave" lors de la pose du verre protecteur sur le côté contact est très minutieux. Cette opération peut être supprimée. Enfin, le positionnement est simplifié par l'utilisation 10 d'un verre protecteur carré et l'utilisation du revêtement conducteur tend et réussit à assurer un plus haut degré de protection, tandis que toutes les liaisons nécessaires au câblage ultérieur de la pile peuvent être établies sur le composant fini. On peut encore souligner que la pile suivant l'invention peut être caractérisée comme se prêtant aisément aux réparations, c'est-à-dire qu'une pile 15 défectueuse peut être éliminée directement d'un module ou d'une chaîne, sans qu'il soit nécessaire de remplacer une unité plus importante. D'autres caractéristiques et avantages de l'invention seront mieux compris à la lecture de la description détaillée qui va suivre de plusieurs exemples de réalisation et en se référant aux dessins annexés sur lesquels : - la figure 1 est une vue en coupe partielle d'une pile solaire munie de son verre protecteur, - la figure 2 représente la pile solaire sous forme de composant fini, - la figure 3 représente le montage en série de deux piles solaires, et - la figure 4 représente un montage série-parallèle. Sur la figure 1, on voit en 1 la pile solaire sur la face supérieure de laquelle une barre de contact 2 a été déposée par vaporisation. Un élément de connexion 3 est fixé à la surface de contact 2 par brasage ou soudage. Dans l'exemple d'exécution représenté, on a supposé que le côté supérieur de la pile est dopé uniformément et est muni du contact approprié. Le second contact se trouve sur le côté inférieur. Il est toutefois possible, lors de la construction de la pile, pour permettre la pose du second contact sur le côté supérieur, de supprimer le dopage sur ce côté sur une superficie sensiblement égale à celle des surfaces de contact. La pose du contact côté inférieur s'étend jusqu'à ses surfaces de contact. Suivant l'invention, un verre protecteur 5 est fixé sur la pile solaire y compris sa surface de contact au moyen d'un 47401 4 2130072 adhésif 4. Il est également possible d'utiliser, au lieu d'un verre protecteur collé, un verre protecteur dit "intégré" qui peut être, par exemple, déposé en phase vapeur sur le côté supérieur de la pile. Lorsqu'on utilise un adhésif, l'élément de connexion 3, en plus de sa fixation par soudage ou brasage, est maintenu comme dans un étau par la rétraction de l'adhésif entre le verre protecteur et la pile. Ceci augmente la fiabilité électrique. Sur la figure 2, les éléments qui ont déjà été mentionnés à propos de la figure 1 sont désignés par les mêmes références numériques que sur celle-ci. En outre, l'élément de connexion 6, lié au côté inférieur de la surface de contact de la pile solaire par brasage ou soudage est indiqué. Pour des motifs de technique de fabrication, cet élément de connexion est avantageusement d'une seule pièce présentant, dans l'exemple considéré, trois cosses qui font saillie à l'extérieur. Sur ce composant fini, muni de son verre et de ses contacts, on peut alors effectuer to.utes les mesures fournissant les données définitives. Ce composant parfaitement protégé est utilisé pour le montage d'unités plus importantes (modules, chaînes, etc). L'utilisation d'un verre de protection du côté supérieur de la pile solaire est suffisante pour éviter la dégradation ou la corrosion de la surface de contact et des points de soudure ou de brasure. Il en résulte une importante simplification de la fabrication car le nettoyage de la surface de contact, ainsi que la mise en place du verre protecteur carré, sont ainsi facilités. La figure 3 représente un montage en série de deux piles solaires. Comme on peut le voir sur cette figure, tant l'élément de connexion de la pile solaire de gauche que l'élément de connexion 6 qui fait saillie vers l'extérieur à partir du côté inférieur de la pile solaire de droite sont recourbés vers le haut et sont liés entre eux par un point de soudure 7. Le nombre des cosses d'un élément de connexion 3 ou 6 est choisi en fonction des conditions particulières à remplir. Les autres liaisons qui restent à établir pour le branchement des piles solaires, entre les cosses de connexion et entre celles-ci et les contacts côté inférieur n'ont plus, comme le montre l'expérience, aucune influence sur la puissance de la pile. Le montage en série des piles solaires s'effectue de la manière représentée sur la figure 3. Il s'est avéré avantageux de procéder, simultanément au montage en série, à un branchement en parallèle des éléments de connexion. Cette disposition est représentée sur la figure 4. Les éléments de connexion 3 et ô^orientés vers le hautjreçoivent entre eux, par exemple, une barrette de connexion 8 de section droite rectangulaire. Au moyen d'un point de soudure 71 47401 5 2130072 indiqué en 9, on obtient à la fois le montage en série et le branchement en parallèle. Il est, toutefois, également possible de disposer l'élément de connexion nécessaire pour le branchement en parallèle sur le côté inférieur des piles séparément de l'élément de connexion nécessaire pour le montage en série. Cette 5 variante présente l'avantage que, si l'on utilise des générateurs souples, les sens de laminage des matériaux de liaison peuvent être choisis indépendants les uns des autres pour assurer une fiabilité optimale en présence d'efforts mécaniques. Au lieu d'un élément de branchement en parallèle 8 plat, on peut également choisir un élément présentant toute autre forme de section droite désirée. 10 Ce qui a été exposé en ce qui concerne les exemples d'exécution décrits relatifs au montage série-parallèle des piles solaires est également valable pour le montage en série-parallèle de modules pour former des chaînes. Bien entendu, diverses modifications peuvent être apportées par l'homme de l'art au dispositif qui vient d'être décrit uniquement à titre d'exemple non 15 limitatif sans sortir du cadre de l'invention. 71 47401 6 2130072 REVENDICATIONS 1. Pile solaire en matériau monocristallin du type n sur p ou du type p sur n, de préférence au silicium dont le côté supérieur sensible à la lumière est recouvert d'un verre protecteur et qui est assemblé en modules avec d'autres piles du même type par l'intermédiaire d'éléments de connexion électriquement 5 conducteurs et par soudage ou brasage, modules qui sont posés sur une mince feuille de support isolante, ladite pile étant caractérisée en ce qu'après le branchement des éléments de connexion électriquement conducteurs sur les contacts prévus sur le côté supérieur de la pile, on munit l'ensemble de ce côté supérieur y compris la surface de contact et les éléments de connexion déjà branchés, d'un 10 verre protecteur. 2. File solaire selon la revendication 1, caractérisée en ce que ses dexu iontacts sont disposés sur son côté supérieur. 3. Pile solaire selon la revendication 1, caractérisée par l'utilisation d'éléments de pile classiques dont les contacts p et n sont, respectivement, dis- 15 posés sur les côtés supérieur et inférieur. 4. Pile solaire selon la revendication 3, caractérisée par un élément de connexion de iorme telle, dans le cas d'éléments de pile classiques, que chacun de ceux-ci peut être directement relié aux contacts côté inférieur de l'élément de pile suivant. 20 5. Pile solaire selon la revendication 3, caractérisée par l'utilisation d'un élément de connexion indépendant de ceux qui sont utilisés pour le montage série et qui sert à effectuer un branchement en parallèle. 6. Pile solaire selon la revendication 3, caractérisée en ce que, tant sur les surfaces de contact côté supérieur que sur les surfaces de contact côté 25 inférieur, des éléments de connexion séparés peuvent être fixés. 7. Pile solaire selon les revendications 2 et 6, caractérisée en ce que les éléments de connexion des contacts côté supérieur et côté inférieur correspondants sont reliés de façon électriquement conductrice pour assurer le montage en série. 30 8. Pile solaire selon la revendication 7, caractérisée en ce que pour effectuer un montage en parallèle, on utilise un élément de connexion indépendant de ceux qui servent au montage en série. 9. Pile solaire selon la revendication 7, caractérisée en ce que l'élément de connexion est utilisé à la fois pour l'élément en série et pour le bran- 35 chement en parallèle. 71 47401 7 2130072 10. Pile solaire selon les revendications 7, 8 et 9, caractérisée par un élément de pile dont les contacts sont disposés exclusivement sur le côté inférieur et dans lequel, pour l'établissement d'un montage en série, les éléments de connexion des contacts côté inférieur correspondants sont reliés entre eux de 5 façon électriquement conductrice tandis que, pour un branchement en parallèle, on utilise un élément de connexion indépendant qui est également fixé simultanément au montage en série. 11. Pile solaire selon les revendications 7, 9 et 10, caractérisée en ce qu'on réalise une liaison module-module pour former des chaînes.