Brevet FR2349959A1 — publié le 19771125

La présente invention concerne un procédé de fabrication d'un panneau de photopiles solaires formant une batterie photo-électrique et comportant une pluralité de photopiles raccordées entre elles électriquement et aboutissant à des connexions de sorties électriques immergées dans au moins une matière plastique disposée entre deux feuilles rigides dont au moins la première disposée du côté de la face de réception desdites photopiles)est esttransparente. La présente invention concerne également les panneaux fabriqués par ce procédé. On sait que l'une des principales applications des photopiles solaires est de fournir l'énergie électrique nécessaire à la recharge d'accumulateurs alimentant le plus souvent des dispositifs terrestres tels que des faisceaux hertziens, des balises lumineuses ou radioélectriques, ou encore des récepteurs de télévision utilisés à des fins éducatives, des 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 sont réunies électriquement en série, en parallèle ou, le plus souvent, selon une combinaison sérieparallèle à l'aide de languettes métalliques souples par exemple. Les problèmes qui apparaissent le plus souvent dans la réalisation de tels panneaux concernent soit leur efficacité, soit leur échauffement, soit encore le prix de revient de leur réalisation. En effet, il est important qu'un panneau conserve ses qualités en durée, ce qui impose que 11 état de surface du semiconducteur utilisé, notamment du silicium, reste stable et, pour cela, que les cellules soient protégées vis-à-vis de l'atrnosphère. Il est donc nécessaire que le panneau reste étanche, notamment à l'air et à Ithumidité. Il est également important qu'il puisse évacuer la fraction d'énergie qui n'a pas été transformée en énergie électrique et qui apparaît sous forme thermique, car un échauffement prononcé diminue l'efficacité des cellules. Enfin le coût de panneaux solaires de dimensions suffisantes pour que la puissance fournie soit intéressante est élevé. Ce coût dépend de la valeur du matériau semiconducteur utilisé, de celle des supports mécaniques et, surtout, du temps de manipulation dû au soin à apporter. Quelques types de panneaux solaires sont déjà apparus sur le marché. On connaît, en particulier, le panneau solaire BPY 47 réalisé par la Demanderesse qui comporte une batterie de photopiles disposées, en une combinaison électrique série-parallèle, entre deux lames de verre, l'interstice entre lesdites lames et entre les photopiles étant noyé dans une résine transparente. Par ailleurs, pour renforcer la solidité et l'étanchéité de l'ensemble, un joint en matière souple rendu rigide par des pinces métalliques est serré à la périphérie desdites lames. Généralement, pour faciliter la réalisation d'un tel panneau et notamment le serrage des lames, le joint en matière souple est placé à la périphérie desdites lames avant l'injection de la résine transparente. Sur ce type de panneau, on a déjà eu l'occasion de constater que le film de résine transparente peut présenter parfois des défauts d'homogénéité et notamment des bulles. Ces défauts se produisent lors de l'injection de ladite résine et s'ils ne peuvent être annihilés dans l'instant, le panneau peut être considéré comme perdu. Cette opération d'injection nécessite un soin tout particulier et, en conséquence, ne peut être effectué qu'en un temps relativement long qui intervient d'une manière non négligeable sur le prix de revient du panneau. La présente invention a pour but de remédier à ces inconvénients et prend en considération les progrès obtenus, d'une part, dans la connaissance des films plastiques et des verres et, d'autre part, dans la réalisation des vitrages dits feuilletés. Il est bien connu, en effet, d'assembler à chaud et sous pression des feuilles de verre et/ou des feuilles de verre et des feuilles de matière plastiq-ue au moyen d'un film thermoplastique intercalaire, de façon à constituer un vitrage présentant des avantages particuliers dans le domaine de l'optique et dans celui de la résistance au choc. Selon ce procédé connu d'assemblage de tels vitrages, les feuilles de verre sont pressées et collées à chaud sur les faces opposées d'un film thermoplastique. La présente invention concerne un procédé de fabrication d'un panneau de photopiles solaires formant une batterie photoélectrique et comportant une pluralité de photopiles raccordées entre elles électriqueuent et aboutissant à des connexions de sorties électriques inunergées dans au moins une matière plastique disposée entre deux feuilles rigides dont au moins la première, disposée du côté de la face de réception desdites photopiles1 est transparente, remarquable notamment en ce que l'on insère lesdites cellules dans des évidements d'un premier élément central en un matériau thermoplastique en forme de film que l'on dispose entre deux éléments latéraux thermoplastiques constitués notamment par, d'une part, une première pellicule en un matériau thermoplastique transparent soudable à la fois au dit film et à ladite feuille rigide transparente et disposée entre la première feuille rigide transparente et lesdites photopiles et, d'autre part, une seconde pellicule en un matériau thermoplastique soudable à la fois au dit film et à ladite seconde feuille rigide, et en ce que l'on effectue un traitement au cours duquel une phase de collage de chacune desdites pellicules sur lesdites feuilles et sur ledit film comporte au moins un temps pendant lequel de la chaleur est appliquée. Le procédé selon l'invention est facile à mettre en oeuvre en utilisant les techniques industrielles habituelles et bien connues d'obtention des verres feuilletés. Il fournit des panneaux clairs, solides, faciles à entretenir, faciles à étancher, fiables. Une amélioration de l'étanchéité peut être obtenue par la création sur la tranche de l'ensemble feuilleté d'un bourrelet en substances thermoplastiques débordant sur au moins une partie de la périphérie desdites feuilles rigides. Un tel bourrelet peut être obtenu en donnant à au moins l'un des éléments thermoplastiques des dimensions supérieures à celles des feuilles rigides, en disposant ledit élément de maniere à ce qu'il dépasse desdites feuilles et en ltécrasant à chaud. Ladite étanchéité peut être obtenue par des joints extérieurs. Avantageusement, deux desdits éléments, au moins, en matériaux thermoplastiques étant soudables auxdites connexions, on dispose lesdites connexions ,notamment la connexion de sortie, entre les deux dits éléments que l'on soude sur lesdites connexions, ce qui permet d'obtenir directement sans ajout, un panneau étanche. La description qui va suivre en regard des dessins annexés, donnés à titre d'exemple non limitatif, permet de mieux comprendre comment la présente invention est réalisée et les avantages qu'elle présente. La figure I est une vue de dessus partielle d'un panneau de photopiles obtenu par le procédé selon l'invention. La figure 2 représente une coupe schématique suivant la ligne Il-Il de ce même panneau. La figure 3 représente la réalisation d'un panneau par le procédé selon l'invention. La figure 4 représente la réalisation d'un panneau par un autre procédé de mise en oeuvre de l'invention. Les figures Sa et 5b représentent la réalisation d'un bourrelet d'étanchéité. Il est à noter que, sur les différentes figures, certaines dimensions sont considérablement exagérées et non proportionnées, ceci afin de rendre le dessin plus clair. Conformément aux figures 1 et 2, le panneau 10 réalisé par le procédé selon l'invention est constitué de photopiles 1 reliées électriquement entre elles par les languettes de connexion 2 et à l'extérieur par au moins une languette de connexion 2a. Ces photopiles 1 sont disposées dans les évidements 3 d'un film thermoplastique 4 qui peut avantageusement être transparent. Ledit film 4 est inséré entre deux pellicules thermoplastiques 5 et 6. La première pellicule, référencée 5, recouvre les faces antérieures des photopiles 1, dites "faces actives" parce qu'elles sont soumises aux rayonnements solaires, elle est donc transparente et, avantageusement, constituée par le même matériau que le film 4. La seconde pellicule 6 recouvre les faces postérieures desdites photopiles qui sont généralement recouvertes d'une pellicule métallique de contact sur la totalité de la surface. Cette pellicule peut etre opaque, elle est avantageusement constituée principalement par le matériau utilisé pour le film. Cet ensemble thermoplastique est placé entre deux feuilles rigides 7 et 8 dont la feuille 7 au moins est transparente. Ces feuilles rigides peuvent être en matière plastique, par exemple en polymétacrylate de méthyle, en verre, ou en substances vitrocristallines. Avantageusement, les deux feuilles rigides sont en verre. En effet, les études conduites depuis de longues années par la Demanderesse sur le rayonnement thermique des verres ont montré que celui-ci se conduit presque comme un corps noir. Donc l'échauffement du panneau est réduit au minimum. Avantageusement, on choisit comme substance thermoplastique une résine synthétique telle que le polyvinylbutyral, le chlorure de polyvinyle,une polyoléfine, une résine acrylique ou un silane. Les cellules solaires peuvent être en tellurure de cadmium, elles sont avantageusement en silicium. Les languettes de connexion et de sortie peuvent notamment être faites en cuivre étamé, en argent, en molybdène, en molybdène étamé, en aluminium, notamment dans le cas de soudure aux ultrasons, en ferro-nickel, notamment dans l'alliage connu sous le nom d'invar, qui sont soudables aux résines mentionnées ci-dessus. La Demanderesse a notamment réalisé d'excellents panneaux étanches en utilisant deux feuilles de verre transparent de 3 ou 4 mm d'épaisseur, trois éléments thermoplastiques en polyvinylbutyral, des photopiles au silicium et des connexions de sorties en cuivre étamé. L'épaisseur du film thermoplastique est avantageusement de l'ordre de celle des photopiles utilisées soit par exemple suivant le cas, de l'ordre de 50 pm à 1 mm. Les pellicules thermoplastiques latérales ont, avantageusement, une épaisseur allant de -0,03 mm à 1,5 mm. Selon la présente invention, on insère dans les évidements 3 du film 5 les cellules 1 reliées par les connexions 2 et on crée l'empilement représenté figure 2. Pour éliminer les gaz occlus, on applique, pendant au moins une partie du traitement, un vide grossier ou, plus exactement, une pression subatmosphérique à l'espace situé entre les deux dites feuilles. Ce vide grossier peut être appliqué avant la phase thermique et/ou pendant celle-ci, notamment au début de celle-ci. Pour faciliter le collage, on applique avantageusement une pression sur les feuilles rigides ou sur au moins l'une d'entre elles au cours de la phase thermique, notamment à la fin de celleci; cette pression peut être exercée par tous moyens appropriés: rouleaux, huile, gaz comprimé, etc... En fait, llapplication d'un vide grossier au seul espace situé entre lesdites feuilles résulte, en l'absence d'autres mesures, en une pression différentielle exercée sur lesdites feuilles égale à la différence entre la pression atmosphérique normale et ladite pression subatmosphérique. Cette pression différentielle peut être suffisante pour assurer le collage. Au cas où cette pression différentielle serait trop élevée pour permettre une élimination adéquate des gaz occlus, il est avantageux de mettre ensemble sous vide.Il peut également être avantageux de disposer de deux sources de vide, l'une pour l'espace extérieur à l'ensemble, l'autre pour l'espace intérieur à l'ensemble, réglables séparément et, notamment, de commencer par mettre l'ensemble à une pression inférieure à la pression sous laquelle on met l'espace situé entre les deux dites feuilles de manière à ne pas piéger les gaz occlus. La figure 3 représente en coupe une enceinte 20 qui peut être un autoclave dans laquelle on a disposé,entre les feuilles de verre 27 et 28, le film 23 dans lequel sont insérées les cellules 21 reliées par des connexions non représentées sur la figure, et les pellicules 25 et 26 situées de part et d'autre du film 23. Cet ensemble 29 est posé sur le siège 30, qui peut être une série de rouleaux facilitant un transfert. L'ensemble peut être chauffé au moyen des deux dispositifs figurés en 31 et 32. L'enceinte 20 est reliée à au moins une tubulure 35 par laquelle du gaz peut être amené ou évacué. A la périphérie de l'ensemble 29 et s'appuyant sur lui, est disposée une sous-enceinte 33 reliée à au moins une tubulure 34 par laquelle du gaz peut être amené ou évacué de l'espace situé entre les deux feuilles rigides. Cette sous-enceinte pourrait être une poche souple dans laquelle on fait le vide. Dans l'exemple représenté sur la figure, cette sous-enceinte flexible a une forme homéomorphe à un anneau creux dans la partie intérieure duquel on a pratiqué une saignée; les bords de cette saignéc s'appuient sur la périphérie de l t ensemble 29 éventuellement par l'intermédiaire de joints non représentés sur la figure qui assurent l'étanchéité; cette enceinte peut également être en élastomère. Avantageusement, on crée d'abord, par l'intermédiaire d'une tubulure 35, un vide grossier correspondant à une pression inferieure à 50 ooo pascals, par exemple 25 000 pascals, que l'on amène à une pression inférieure à 1 000 pascals, par exemple 400 pascals, et, par l'intermédiaire d'une tubulure 34, un vide également grossier correspondant à une pression inférieure à 50 000 pascals, par exemple, 13 000 ou 25 000 pascals et on commence à augmenter progressivement la température, de quelques degrés, par exemple 600 par minute, et l'ensemble est maintenu quelque temps à des températures t1 inférieures (par exemple d'une dizaine ou d'une vingtaine de degrés) à la température de collage, de manière à éliminer les gaz occlus, notamment la vapeur d'eau et les plastifiants éventuels. Puis on augmente la pression dans l'enceinte 20, en maintenant le vide dans la sous-enceinte 33 et en augmentant la température de chauffage. Il peut être favorable d'effectuer le collage d'abord sur la partie périphérique de l'ensemble en chauffant celui-ci avant de chauffer la partie centrale de manière à éviter la création de bulles. Si le film et les pelli#cules thermoplastiques sont en polyvinylbutyral, les températures t1 sont de l'ordre de 60 C. Lorsque la température de 8000 est atteinte, on augmente la pression dans l'enceinte 20, par exemple, jusqu'à la pression atmosphérique, puis on augmente la température progressivement à 100#0, puis 1200 C, puis 14000. Il est préférable de ne pas dépasser la température de 1500C. A partir-de la température de 10000, on peut casser le vide dans la sous-enceinte 33. On refroidit ensuite progressivement l'ensemble. Le procédé peut être facilement automatisé en utilisant une machine transfert comportant plusieurs enceintes successives. La figure 4 représente une autre forme de mise en oeuvre du procédé. L'ensemble 49, constitué par les feuilles de verre 47 et 48, par les pellicules thermoplastiques 45 et 46 et par le film 43 dans les évidements duquel sont insérées les- photopiles 41, est introduit au moyen des rouleaux 50 dans l'enceinte 40 close à ses deux extrémités par les dispositifs 54a et 54b. Cet ensemble peut être chauffé par des moyens représentés en 51, 52a et 52b et l'enceinte peut être mise sous vide grossier par l';ntermédiaire de la tubulure 45. L'ensemble est muni d'une presse, recouverte éventuellement d'élastomère, schématisée grossièrement en 44, commandée par un dispositif schématisé en 53. On crée d'abord dans l'enceinte 40 un vide grossier que l'on amène à une valeur inférieure à 1 000 pascals, par exemple 400 pascals, puis, sous vide, on élève progressivement la température de l'enceinte de quelques degrés par minute jusqu'à 600G, puis 8000. A ce moment, la presse 44 est descendue par l'action du dispositif 53 et, sous son action, le collage commence pendant que la température monte jusque, par exemple, à 10000. La presse 44 est alors remontée, la température est alors augmentée à 12000, puis 14000, sans dépasser 150#0, pendant que l'ensemble 49 est transféré dans le caisson 55, le dispositif 54 étant relevé pour permettre ce transfert. Les figures 5a et 5b représentent la fabrication d'un panneau comportant un bourrelet étanche. Sur les figures, on a représenté un ensemble 69 constitué de deux feuilles de verre 67 et 68, des deux pellicules thermoplastiques 65 et 66 et du film thermoplastique 63 comportant dans des évidements les photopiles 61. Les pellicules 65 et 66 et le film 63 sont d'une dimension plus élevée que les feuilles 67 et 68 et ont été disposées par rapport à celles-ci de manière à comporter un dépassement 63a, 65a et 66a, compris entre 3 et 10 mm, et, de préférence, de 6 à 7 mm. On dispose la périphérie de l'ensemble une enceinte 70 en élastomère reliée à une amenée de vide non représentée sur la figure et on place le tout dans une chambre chauffante pouvant supporter une surpression et non représentée sur les figures. On chauffe et on fait le vide progressivement. Quand la température est- suffisante pour que la substance thermoplastique soit ramollie, on admet dans ladite chambre chauffante du gaz, par exemple de l'air, sous une surpression de quelques kilogrammes, par exemple 10 kg. L'enceinte 70 s'aplatit et écrase les dépassements 63a, 65a, 66a et les transforme en un bourrelet étanche 71. Les panneaux fabriqués par le procédé selon l'invention peuvent être plans, ils peuvent aussi adopter toute forme compatible avec la rigidité des cellules et l'ensoleillement désiré. Ils peuvent notamment avoir la forme d'une série de facettes consécutives pour s'approcher d'une forme arrondie permettant la production d'énergie tout au long de la journée à mesure que le soleil se déplace. Le procédé selon la présente invention permet de créer par une méthode industrielle, automatisable, relativement peu coûteuse, d'excellents panneaux, clairs, d'un rendement énergétique élevé, éliminant bien la chaleur créée, solides, étanches, supportant les intempéries,l'eau,le vent,le chaud et le froid,et stables et fiables en durée. - REVENDICATIONS 1.- La présente invention concerne un procédé de fabrication d'un panneau de photopiles solaires formant une batterie photoélectrique et comportant une pluralité de photopiles raccordées entre elles électriquement et aboutissant à des connexions de sorties électriques immergées dans au moins une matière plastique disposée entre deux feuilles rigides dont au moins la première, disposée du côté de la face de réception desdites photopiles est transparente, caractérisé en ce que, l'on insère lesdites photopiles dans des évidements d'un premier élément central en un matériau thermoplastique en forme de film que l'on dispose entre deux éléments latéraux thermoplastiques constitués notamment par, d'une part, une première pellicule en un matériau thermoplastique transparent soudable à la fois au dit film et à ladite première feuille rigide transparente et disposée entre ladite première feuille rigide transparente et lesdites photopiles et, d'autre part, une seconde pellicule en un matériau thermoplastique soudable à la fois au dit film et à ladite seconde feuille rigide et en ce que l'on effectue un traitement au cours duquel la phase de collage de chacune desdites pellicules sur lesdites feuilles et sur ledit film comporte un temps pendant lequel de la chaleur est appliquée. 2.- Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que, l'on crée sur la tranche de l'ensemble feuilleté un bourrelet de substance thermoplastique débordant sur au moins une partie de la périphérie des deux dites feuilles. 3.- Procédé selon la revendication 2, caractérisé en ce que l'on donne à au moins l'un desdits éléments thermoplastiques des dimensions supérieures à celles des feuilles rigides, en ce que l'on dispose ledit élément de manière à ce qu'une bande dudit élément dépasse desdites feuilles et en ce que l'on écrase ladite bandé sur la tranche dudit ensemble pour constituer ledit bourrelet 4.- Procédé selon l'une des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que l'on achève la fabrication dudit panneau en disposant sur sa tranche un joint extérieur. 5.- Procédé selon l'une des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que, au moins deux desdits matériaux thermoplastiques étant soudables aux dites connexions, on dispose lesdites connexions entre les deux dits éléments que l'on soude sur lesdites connexions 6.- Procédé selon l'une des revendications 1 à 5, caractérisé en ce que, pendant au moins une partie dudit traitement, on effectue un dégazage en appliquant une pression subatmosphérique à l'espace situé entre les deux dites feuilles. 7.- Procédé selon la revendication 6, caractérisé en ce que ladite pression subatmosphérique est appliquée au moins avant ledit temps d'application de la chaleur. 8.- Procédé selon l'une des revendications 6 et 7, caractérisé en ce que ladite pression subatmosphérique est appliquée pendant au moins une partie du temps d'application de la chaleur. 9.- Procédé selon l'une des revendications 1 à 8, caractérisé en ce que, pendant au moins une partie dudit traitement, on place l'ensemble sous une pression subatmosphérique. 10.- Procédé selon l'une des revendications 1 à 9, caractérisé en ce que, pendant au moins une partie du traitement, on exerce sur au moins l'une desdites feuilles une force de pression. 11.- Procédé selon l'une des revendications 1 à 10, caractérisé en ce que le matériau utilisé pour au moins l'une desdites feuilles est le verre. 12.- Procédé selon l'une des revendications 1 à 10, caractérisé en ce que le matériau utilisé pour au moins l'une desdites feuilles est une matière plastique. 13.- Procédé selon la revendication 12, caractérisé en ce que ladite matière plastique est du métacrylate de méthyle. 1#.- Procédé selon l'une des revendications 1 à 13, caractérisé en ce que le matériau utilisé pour ladite seconde pellicule et le matériau utilisé pour ledit film sont sensiblement le même matériau 15.- Procédé selon l'une des revendications 1 à 14, caractérisé en ce que l'épaisseur dudit film est sensiblement du même ordre que l'épaisseur desdites photopiles. 16.- Procédé selon l'une des revendications 1 à 15, caractérisé en ce que l'épaisseur desdites pellicules est comprise entre 0,03 mm et 1,5 mm. 17.- Procédé selon l'une des revendications 1 à 16, caractérisé en ce que au moins l'un desdits matériaux thermoplastiques est une résine synthétique. 18.- Procédé selon la revendication 17, caractérisé en ce que ledit matériau thermoplastique est pris dans la liste suivante: polyvinylbutyral, chlorure de polyvinyle,polyolifines, résines acryliques, silanes. 19.- Procédé selon l'une des revendications 1 à 18, caractérisé en ce que au moins les connexions de sorties sont en aluminium. 20.- Procédé selon l'une des revendications 1 à 18, caractérisé en ce que au moins les connexions de sorties sont en ferro-nickel. 21.- Panneau de photopiles solaires formant une batterie photoélectrique et comportant une pluralité de photopiles raccordées entre elles électriquement et aboutissant à des connexions de sorties électriques insérées dans une couche composée d'au moins une matière plastique disposée entre deux feuilles rigides dont au moins l'une, disposée du côté de la face de réception desdites photopiles, est transparente, caractérisé en ce que ladite couche résulte du collage d'un film thermoplastique médian comportant des évidements dans lesquels ont été placées lesdites cellules et de deux pellicules également thermoplastiques, placées de part et d'autre dudit film et collées également, chacune, à l'une des deux dites feuilles rigides et en ce qu'il est obtenu par le procédé selon l'une des revendications 1 à 20. 22.- Panneau selon la revendication 21, caractérisé en ce que ledit film thermoplastique et les deux dites pellicules thermoplastiques sont faits dans le même matériau. 23.- Panneau selon l'une des revendications 21 à 22, caractérisé en ce que les deux dites feuilles sont en verre.