Brevet FR2295574A1 — publié le 19760716

La présente invention concerne une photopile solaire comportant, sur sa face active, une prise de contact munie d'au moins une barre collectrice sensiblement axiale dont une extrémité est proche de l'un des bords de ladite photopile et sur laquelle est soudée une languette de connexion. On sait que l'une des principales applications des photopiles solaires consiste à fournir la tension et l'intensité nécessaires à la recharge des accumulateurs équipant, soit des appareillages destinés à des missions spatiales et embarqués, pour ce faire, à bord de satellites, soit des dispositifs terrestres tels que faisceaux hertziens, balises lumineuses ou radioélectriques, récepteurs de télévision utilisés à des fins éducatives, appareillages d'alarme, etc... Dans ce cas, les photopiles solaires sont disposées en batteries se présentant sous la forme de panneaux sur lesquels lesdites photopiles sont fixées les unes à proximité des autres en une mosaïque régulière et réunies électriquement en série, en parallèle ou, le plus souvent, en une combinaison série-parallèle à l'aide de languettes métalliques souples d'interconnexion. Généralement, les photopiles sont obtenues à l'aide de plaquettes semiconductrices, en silicium notamment, dans lesquelles on a diffusé un îlot de type de conduction opposé à celui desdites plaquettes pour y créer une jonction photosensible. La face réceptrice des rayonnements de chacune desdites plaquettes est dite face active ou face supérieure par opposition à la face opposée destinée à leur fixation sur les panneaux et nommée, le plus souvent, face inférieure. Les photopiles portent une électrode sur chacune de leurs faces et, pour connecter en série les photopiles d'une même rangée par exemple, on relie par une languette de connexion la plage de sortie située sur la face active d'une première photopile a la plage de sortie située sur la face inférieure d'une seconde photopile et ainsi de suite. On sait que l'épaisseur de l'îlot diffusé est faible et que, en conséquence, la résistance dudit îlot au passage du courant créé par la transformation des photons est importante. Or, pour obtenir le maximum de puissance d'une photopile, donc, pour obtenir le meilleur rendement possible, il importe que cette résistance soit faible. Pour abaisser cette résistance, on donne généralement à la prise de contact située sur la face active la forme d'une grille dont le but est de collecter le maximum de courant tout en offrant la plus petite surface possible pour ne pas masquer inconsidéremment les rayonnements. La topologie de telles prises de contact en forme de grille présente un certain nombre de "dents" ou "barreaux" qui sont tous affluents d'une barre nommée, pour cette raison, "barre collectrice". Cette barre est située sur le coté de la cellule quand celle-ci est rectangulaire ou carrée, donc destinée essentiellement aux usages spatiaux. Elle est généralement située sur un diamètre de la cellule quand celle-ci est circulaire, donc destinée aux utilisations terrestres. Par ailleurs, on donne à cette barre collectrice la forme d'un ruban d'épaisseur uniforme, la largeur étant déterminée par l'intensité à collecter et par la largeur de la languette de connexion à y souder. En effet, pour des motifs techniques d'une part, mais, surtout pour des motifs économiques d'autre part, il est nécessaire de limiter l'épaisseur de la barre collectrice. Dans des conditions, pour répondre aux exigences de tenue mécanique, notamment d'adhérence de la barre collectrice sur la face active de la photopile et d'adhérence de la languette de connexion sur ladite barre collectrice, et aux exigences électriques, faible chute de tension, il faut concevoir une configuration appropriée des prises de contact. Il faut, en particulier, trouver un compromis entre le respect des exigences électriques, résistance, densité de courant et chute de tension, et l'effet de masquage de la face active dû aux dites prises de contact et notamment dû à la barre collectrice. En effet, plus ladite barre collectrice est large, plus l'aire de l'écran est grande et plus est élevée la diminution de l'efficacité de la photopile. Pour remédier au moins partiellement à ces inconvénients, on connaît déjà des photopiles dont la barre collectrice est effilée dans le but de réduire l'effet de masquage et la résistance électrique ; c'est par exemple le cas de la photopile décrite dans le BF 2 154 560. Mais un autre problème subsiste : en effet, il faut que la languette de connexion adhère parfaitement à la barre collectrice tout en présentant une largeur au plus égale à la largeur maximum de la barre collectrice pour éviter le masquage des rayonnements. Dans la plupart des cas, ladite languette est soudée sur la barre collectrice sur la totalité de la portion de ladite languette reposant sur la barre collectrice. Ainsi, les chocs thermiques dus à la soudure de cette languette sur la barre collectrice ainsi que les contraintes provoquées par les élongations et les contractions de ladite languette engendrées par ces chocs atniophériques ou par des agents atmosphériques environnants conduisent à la création, à partir de la surface de la face active de la photopile, de fêlures ou, voire même, de failles qui perturbent le réseau cristallin et détériorent les propriétés électriques de ladite photopile. La présente invention a pour but de remédier à ces inconvénients. Pour ce faire, elle prend en considération le fait que la densité du courant recueilli est variable suivant l'endroit oh on le recueille. C'est pourquoi, la présente invention concerne une photopile solaire comportant, sur sa face active, une prise de contact munie d'au moins une barre collectrice sensiblement axiale dont une extré- mité est proche de l'un des bords de ladite photopile et sur laquelle est soudée une languette de connexion, remarquable en ce que ladite barre collectrice comporte une portion de largeur au moins égale à celle de la languette de connexion et terminée par deux épanouissements sur lesquels est soudée ladite languette de connexion, l'un des épanouissements étant situé sensiblement au centre de la photopile et 11 autre étant situé a proximité du bord de ladite photopile. Cette photopile selon l'invention présente un grand nombre d'avantages du point de vue électrique et du point de vue mécanique. Du point de vue électrique, les épanouissements réalisés sur la barre collectrice favorisent la collecte du courant ; en effet, l'un des épanouissements situé au bord de la photopile permet la collecte du courant recueilli sur la portion de la barre collectrice recouverte de la languette et l'autre épanouissement, situé sensiblement au centre de la photopile sert à collecter le courant recueilli sur la portion de barre collectrice non recouverte par la languette de connexion et, de par sa situation au centre, peut compléter éventuellement l'effet de l'épanouissement situé au bord de la photopile. Une grande partie du courant est donc évacuée au centre de la photopile par la connexion qui y est soudée, ceci sans ombrage supplémentaire de la face active. Du point de vue mécanique, les épanouissements permettent de souder plus facilement la languette de connexion sur la barre collectrice et, en outre, ils contribuent à l'obtention d'une meil leure dissipation de la chaleur engendrée lors de la soudure de ladite languette. Par ailleurs, le fait de souder la languette de connexion en deux points permet de laisser une certaine élasticité à la portion de celle-ci située-entre les deux points de telle sorte qu'en cas d'apparition de contraintes mécaniques ou thermiques, celles-ci sont absorbées par ladite portion de languette de connexion et n'ont pas d'influence sur la barre collectrice ou la face active de la photopile. Si l'on considère l'aire de la face active d'une demi-photopile, on constate que la densité de courant à collecter augmente du bord de la photopile vers le centre de ladite photopile. En conséquence, pour diminuer les effets dlis au masquage, il est avantageux de donner une forme particulière à la portion de barre collectrice qui ne doit pas supporter la languette de connexion. De préférence, on fait varier la largeur de cette portion d'une manière proportionnelle au courant collecté. Par conséquent, dans sa forme la plus élaborée, la barre collectrice présente une première portion de largeur constante avec deux épanouissements à ses extrémités pour supporter la languette de connexion et une seconde portion effilée destinée à recueillir le courant de la photopile. La forme que l'on impose à la barre collectrice est parfaitement compatible avec l'utilisation des appareillages actuels des tinés à la réalisation des dessins des masques de métallisation et a la réalisation des masques eux-mêmes. Dans une demi-photopile, le courant collecté croit d'une ma nière sensiblement exponentielle, par conséquent, de préférence, on donne à la seconde portion de la barre collectrice une forme effilée obéissant à cette même loi exponentielle. La description qui va suivre en regard des dessins annexés fera bien comprendre comment l'invention peut être réalisée. La figure 1 est une vue de dessus d'une photopile solaire selon l'invention dans sa forme la plus élaborée, c'est-à-dire dans le cas où l'on a donné à la barre collectrice une forme particulière comprenant une première portion de largeur constante et une seconde portion de largeur proportionnelle au courant col lecté. La figure 2 est une coupe suivant la ligne Il-Il de cette même photopile. Il est à noter que, sur les figures, les dimensions sont exagérées et non proportionnées, ceci afin de rendre les dessins plus clairs. La description illustrée par les figure 1 et 2 porte sur une forme circulaire parce que, en fait, c'est cette forme qui est la plus utilisée et qui est adaptée pour les panneaux à applications terrestres, mais il va de soi que la description serait similaire dans le cas d'autres configurations. Conformément aux figures, la surface active 1, de la photopile solaire circulaire 2 comporte un certain nombre de languettes ou barreaux métalliques 3 raccordés à une barre collectrice 4 selon l'invention. Ces languettes métalliques ainsi que la barre collectrice 4 sont disposées, par exemple par. évaporation sous vide et photogravure ou par évaporation à travers un masque, sur une couche semiconductrice 2a d'un type de conduction donné opposé au type de conduction de la couche 2b qui sert de support à ladite couche 2a et qui crée avec cette dernière la jonction J. Les liaisons électriques avec l'extérieur sont assurées par les languettes de connexion 5 et 6 qui sont fixées respectivement sur la barre collectrice 4 et sur une couche conductrice 7 déposée sur la face externe 8 de la couche 2b. Au niveau de l'extrémité 4a de la barre collectrice 4, le courant collecté est faible, c'est pourquoi la largeur de ladite barre 4 est faible, puis le courant collecté croît d'une manière exponentielle en se rapprochant du centre de la photopile et l'on donne alors à cette portion 4m de la barre 4 une forme obéissant à cette même loi. Dans l'autre portion 4n de la barre 4, la largeur est maintenue sensiblement constante pour permettre la fixation de la languette de connexion 5. Conformément à l'invention, aux deux extrémités 4b et 4c de ladite portion 4n, on a réalisé deux épanouissements 9a et 9b permettant le soudage de ladite languette 5 dans de meilleures conditions et permettant, en outre, une meilleure dissipation de la chaleur engendrée par la soudure. - REVENDICATIONS 1.- Photopile solaire comportant, sur sa face active, une prise de contact munie d'au moins une barre collectrice sensiblement axiale dont une extrémité est proche de l'un des bords de ladite photopile et sur laquelle est soudée une languette de connexion, caractérisée en ce que ladite barre collectrice comporte une portion de largeur au moins égale à celle de la languette de connexion et terminée par deux épanouissements sur lesquels est soudée ladite languette de connexion, l'un des épanouissements étant situé sensiblement au centre de la photopile et l'autre étant situé proximité du bord de ladite photopile. 2.- Photopile solaire selon la revendication 1, caractérisée en ce que la largeur de la portion de la barre collectricé non recouverte par la languette de connexion varie de façon proportionnelle au courant collecté. 3.- Photopile solaire selon la revendication 2, caractérisée en ce que la portion de la barre collectrice non recouverte par la languette de connexion présente une forme effilée dont le contour obéit à la loi exponentielle régissant la densité de courant collecté.