Brevet FR2404305A1 — publié le 19790420

La présente invention concerne un dispositif convcr- tisseur d'énergie solaire colportant ltencapslllatior de cellules photovoltaiques muni ou non d'un concentrateur de lurniere. Lors de leur utilisation en tant que convertisseur d'énergie solaire en énergie électrique, les cellules photoélectriques se présentent le plus generalement sous forme de panneau dans lesquels lesdites cellules sont montées en série ou série parallèle constituant ainsi un réseau. De manière à préserver les cellules et leurs électrodes des différents agents atmosphériques, notamment leumidité,les panneaux sont souvent enrobés dans de la matière plastique, les cellules étant en quelque sorte encapsulées de façon étanche. De tels panneaux présentent l'inconvénient de voir cette matière plastique se dégrader assez rapidement sous l'action de certains desdits agents atmosphériques, ce qui détruit l'encapsulation avec introduction d'humidité ou d'agents corrosifs au sein des cellules et électrodes. Un autre procédé consiste à ercapsuler le réseau de cellules entre deux plaques de verre ou entre une plaque de verre et une plaque métallique. Un autre inconvénient de tels panneaux réside dans le fait que, pour en diminuer le coût, ils sont fabriqués en série par des méthodes automatisées, ce qui ne permet pas à l'utilisateur de disposer de la grande variété de modèles (courants et tensions nominales, forme géométrique) qui seraient nécessaires pour satisfaire la grande variété d'applications de telles sources électriques. La présente invention a l'avantage de pallier ces inconvénients. Elle propose un dispositif convertisseur d'énergie solaire beaucoup plus flexible dans ses utilisations, ne comportant qu'une cellule ou un petit nombre de cellules, celles-ci également encapsulées de façon simple et économique, ledit convertisseur se prêtant commodément selon les besoins à des montages en série, en parallèle ou en série parallèle associés ou non à des diodes de protection.De manière à assurer une bonne et durable protection contre les agents atmosphériques, l'enveloppe n'est pas constituée d'une couche de matière plastique ou d'une plaque de verre, mais d'une enveloppe de verre de type ampoule d'éclairage ou tube cathodique, ampoule fabriquée par ailleurs en très grande série et à bas prix. Ainsi, le dispositif convertisseur d'énergie solaire selon l'invention, du genre constitué d'une ou plusieurs cellules photovoltaiques encapsulées, est remarquable en ce qu'il comprend comme enveloppe une ampoule de verre de type ampoule d'éclairage ou tube cathodique comportant une face avant transparente à la lumière solaire et munie à sa base d'un culot avec passages élec triques et contacts électriques externes, en ce que des moyens internes à l'enveloppe et solidaires de celle-ci assurent la fixation de la (ou des) cellule(s) à l'intérieur de ladite enveloppe, la face réceptrice de la (ou desdites) cellule(s) étant tournée versladite face avant, les électrodes de la (ou des) cellule(s) étant connectées électriquement à l'extérieur grâce auxdits passages et contacts. L'invention envisage deux modes principaux de réalisation. L'un de ces modes ne comporte pas d'élément de concentration de lumière. L'ampoule utilisée est par exemple du type spot avec face avant soudée à la jupe. Selon ce mode de réalisation la (ou les) cellule(s) sont collées sur la face avant à l'aide d'une colle transparente à la lumière, les connexions entre cellule (8) et culot étant assurées au moyen de fils métalliques. L'autre mode principal de réalisation comporte un élé ment optique de-concentration. Le dispositif selon ce mode de réalisation est remarquable en ce que la (ou les) cellule(s) sont disposées dans l'ampoule du côté culot, tandis que l'élément de concentration est placé faisant face à la face avant.Suivant des réalisations particulières à ce mode principal, ou bien l'élément optique est inclus à l'intérieur de l'ampoule ou bien le verre de la face avant constitue lui-même cet élément optique pouvant titre, dans les deux cas, une lentille simple ou de Fresnel, selon que lton désire une concentration faible ou élevée. D'une façon avantageuse, selon ce mode de réalisation principal, la tou les) cel3ulefs3 sont placées sur un radiateur. thermique, par exemple un bloc métallique en contact avec le verre du culot. L'invention sera mieux comprise à l'aide de la description suivante de quelques modes de réalisation donnés à titre d'exeiilples non limitatifs, ladite description étant accompagnée de dessins qui représenteift - Figure 1 : Une coupe d'un dispositif de l'invention selon un premier mode de réalisation ne comportant pas de concentrateur de lumière. - Figure 2 : Une coupe d'un dispositif de l'invention selon un second mode de réalisation comportant un concentrateur de lumière. Sur la figure 1 est indiquée sous le numéro Il une paroi d'ampoule évasée analogue à celle d'une lampe d'éclairage de type "spot". A la base de cette ampoule, du côté étroit, on retrouve la structure classique d'une lampe d'éclairage. Une pièce en verre 12, soudée à îî assure le maintien et l'isolement électrique de deux conducteurs rigides 13 et 14 qui traversent tous deux la paroi 11.La base étroite de l'ampoule est scellée dans un culot métallique 15 qui est, par exemple, de type classique à vis ou à baionnette. Les conducteurs 13 et 14 sortent sous forme de fils conducteurs destinés à être raccordés au système d'utilisation, ou bien le conducteur 13 est raccordé par soudure en 16 à ce culot métallique Le conducteur 14 passe dans l'ori- fice 17 pratiqué dans la pièce isolante 18 située à l'intérieur du culot métallique et se raccorde au contact 19 situé sur la pièce isolante 18. L'ampoule est fermée à l'autre extrémité par une fenêtre 20 à faces planes et parallèles transparente à la lumière. Sur cette face plane, est plaquée par collage une cellule photovoltalque 21, munie sur ses deux faces d'électrodes.Ces électrodes sont connectées en 22 et 23 aux conducteurs respectivement 13 et 14. Sur la figure 2, on retrouve le même corps d'ampoule 11 et le même culot métallique 15 La fenêtre 20 à faces planes est remplacée par un élément optique lenticulaire 31. La lentille représentée est de type Fresnel dans le but d'obtenir une forte concentration de lumière sur la cellule photôvoltaique 21 placée au fond de l'ampoule en amont du plan focal de la lentille 31. Cette cellule est avantageusement placée sur une plaque métallique 32 connectée au verre de la pièce 12 et de la paroi Il de manière à évacuer plus facilement la chaleur développée dans la cellule. On retrouve les conducteurs 13 et 14 au sein de la pièce 12 de maintien et d'isolement. Le conducteur 13 est raccordé électriquement au radiateur 32, lui-même raccordé électriquement avec les électrodes de la face non réceptrice de cellule par contact avec le radiateur. Le conducteur 14 passe d'une façon isolée à travers le radiateur 32 par l'orifice 33 pour se raccorder en 23 aux électrodes de la face réceptrice de la cellule. La lentille de concentration au lieu d'être du type Fresnel peut être une lentille simple convergente lorsque la concentration demandée est faible.Eventuellement également, la lentille est incluse a l'intérieur de l'ampoule, le dispositif comportant alors une face avant en forme de lame à faces parallèles plane ou bombée transparente à la lumière. Evidemment, le dispositif selon le premier mode de réalisation peut comporter plusieurs cellules dont les électrodes sont connectées entre elles, le plus souvent en série, afin d'augmenter la tension disponible en diminuant le courant. Quelle que soit la version, avec ou sans concentration, le produit industriel obtenu est d'une utilisation simple et pratique. Ces cellules ainsi montées dans des ampoules sont utilisées, par exemple, en association avec un panneau comportant un réseau de douilles femelles, convenablement connectées entre elles et associées ou non à des diodes de protection, les culots desdites ampoules étant enfichées dans lesdites douilles. Ou bien les fils de sortie sont raccordés à un réseau de conducteurs conçu en fonction de l'usage désiré. Il est possible d'obtenir toutes sortes de configurations et également de remplacer très facilement une ampoule, éventuellement défectueuse, tandis qu'en pareil cas, lors de l'utilisation d'un panneau, celui-ci serait à remplacer dans sa totalité. REVENDICATIONS : 1. Dispositif convertisseur d'énergie solaire du genre constitué d'une ou plusieurs cellules photovoltaiques encapsulées, caractérisé en ce qu'il comprend comme capsule une enveloppe de verre de type ampoule d'éclairage ou tube cathodique comportant une face avant transparente à la lumière solaire et munie à sa base d'un culot avec passages électriques et contacts électriques externes, en ce que des moyens internes a l'enveloppe et solidaires de celle-ci assurent la fixation de la (ou des) cellule(s) à l'intérieur de ladite enveloppe, la face réceptrice de la (ou desdites) cellule(s) étant tournée vers ladite face avant, les électrodes de la (ou des) cellules étant connectées électriquement à l'extérieur grâce auxdits passages et contacts. 2. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que la face avant est une lame transparente plane a faces parallèles et en ce que la (ou les) cellule(s) sont collées sur la face interne à l'ampoule de cette lame, la face réceptrice de la (ou des) cellule(s) étant tournée vers l'extérieur de ampoule. 3. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que la (ou les) cellule(s) sont disposées du côté culot de 1'ampoule éventuellement disposées sur une masse conductrice de la chaleur raccordée au verre de culot. 4. Dispositif selon la revendication 3, muni de plus d'un système concentrateur de lumière solaire placé en amont de la face réceptrice de cellule(s), celle(s)-ci se trouvant placées en amont du plan focal dudit concentrateur. 5. Dispositif selon la revendication 4, caractérisé en ce que le système concentrateur est situé dans l'ampoule. 6. Dispositif selon la revendication 4, caractérisé en ce que le concentrateur est inclus dans la face avant de l'ampoule sous forme d'une lentille ordinaire ou de Fresnel.