Brevet FR2417188A1 — publié le 19790907

La présente invention a pour objet un convertisseur photovoltaïque d'énergie solaire. On sait qu'un convertisseur d'énergie solaire en énergie électrique comprend, en général et de façon schema- tique, des moyens pour capter le rayonnement solaire et pour le diriger vers une photopile qui effectue la conversion recherchée. Les photopiles utilisées peuvent présenter des formes et des structures diverses. Parmi les plus intéressas tes, figurent les photopiles à semiconducteurs et plus spécialement celles qui sont constituées par un barreau semiconducteur se présentant soit sous la forme d'une diode filiforme à jonction cylindrique éclairée perpendiculairement au plan de la jonction, soit sous la forme d'une diode multijonctions éclairée parallèlement au plan des jonctions. Mais l'utilisation de ces diodes se heurte à une difficulté liée à ce que la plus grande partie du rayonnement solaire (celle qui se situe dans le visible) est absorbée au voisinage de la surface du semiconducteur. En outre, d'un point de vue technologique, l'utilisation de barreaux semiconducteurs pose le problème de leur encapsulation. La présente invention a justement pour objet un convertisseur photovoltaïque qui évite ces inconvénients, caractérisé en ce qu'il utilise une matrice fluorescente dans laquelle est incorporé le ou les barreaux semiconducteurs. La conversion de fréquence qui se produit par le biais de la fluorescence permet de transformer une partie du spectre solaire situé vers les courtes longueurs d'onde (bleu, violet, ultraviolet) en un rayonnement de plus grande longueur d'onde, ce qui est de nature a' améliorer le rendement de conversion, a faciliter la fabrication des diodes en permettant d'augmenter la profondeur de leur jonction et enfin à améliorer le facteur de forme de la caractéristique courants tension des diodes se;;r#conductrices. En outre, 1 'incorporation du ou des~barreaux dans iin matrice solide résout le probleffima de l'encapsulation, De toute façon, les caractéristiques et avantages de l'invention apparaYtrcnt nieux après la description qui suit, d'exemples de réalisation donnés a outre explicatif et nullement limitatif, en référence aux dessins annexés sur lesquels - la figure 1 représen#te un panneau de conversion å faces parallèles ; - la figure 2 représente un panneau dont la face arrière présente des surfaces focalisantes ;; - la figure 3 représente un panneau a' face arrière focalisante et à face avant cannelée ; - la figure 4 représente la structure d'un barreau semiconducteur constituant une diode filiforme a' jonction cylindrique. Le panneau de conversion photovolta#que représenté sur la figure 1 est constitué d'une pluralité de convertisseurs constitués chacun par un barreau semiconducteur 2 incorporé dans une matrice 4 transparente dopée en produit fluorescent. La face arrière du panneau peut etre recouverte d'une couche réfléchissante 6, notamment métallique. Le panneau représenté sur la figure 2 diffère du précédent en ce que sa face arrière présente des surfaces 8 focalisantes, par exemple des cylindres paraboliques ou des cylindres circulaires, les barreaux 2 étant placés au voisinage des lignes focales de ces surfaces. L'utilisation de ces surfaces focalisantes permet de faire travailler les barreaux semiconducteurs a haut niveau et de ramener sur le semiconducteur les longueurs d'onde non converties par le produit fluorescent. En outre, le caractère linéaire du système de focalisation est bien adapté à la captation de l'énergie solaire en raison du grand rapport des vitesses de rotation et de déclinaison de la terre. Le panneau illustré sur la figure 3 diffère du pré cédent en ce que sa face avant est jaunie de cannelures 10 qui favorisent encore la concentration des rayons solaires sur les barreaux. Dans ces trois modes de réalisation, le matériau transparent constituant la matrice peut entre par exemple le méthacrylate, ou tout autre corps équivalent Quant au produit fluorescent venant doper ce matériau, il peut etre quelconque et notamment un produit minéral comme un oxyde de terres rares ou un produit organique. Le tableau suivant indique quelques produits possibles avec la plage de longueur d'onde de fluorescence qui est indiquée en Angström. Coumarine 5000 - 5500 Fluorescéine 5200 - 5700 Rhodamine (6G ou B) 5500 - 6700 Crésyle 6700 ~ 7200 Nyle blue 7200 ~ 8000 Dans tous les modes de réalisation la face avant du panneau peut etre recouverte d'une couche refléchissante sélective. Pour la réalisation du panneau on dispose des éléments semiconducteurs dans un moule ayant les profils, inférieur et supérieur, appropriés et on coule la résine transparente dopée par la technique dite de coulée en source. L'ensemble du panneau peut être situé dans une armature de protection, éventuellement munie d'une vitre avant. Les barreaux semiconducteurs peuvent être de tout type connu et notamment du genre de ceux qui constituent des diodes filiformes cylindriques ou des diodes multij onc- tions. La figure 4 représente, à titre illustratif, un barreau du premier type. Il est constitué par un fil de silicium 12 de type p brut de tirage, de quelques millimètres de diamètre et d'une résistance d'environ 1Q ; ce fil est dopé superficiellement par une couche 14 de type n ; la jonction pn produite a une profondeur comprise entre 0,4 et 10y. Une structure de collection du courant de conversion oomv prend un collecteur 16 en contact avec une génératrice du fil 12 de type p et un collecteur 18 en contact avec une génératrice de la couche superficielle de type n. Naturellement, les barreaux semiconducteurs utilisés dans l'invention pourraient se présentex sous d'autres formes, par exemple, avec un fiim de silicium ou de CdTe déposé sur un fil métallique. REVENDICATIONS 1 Convertisseur photovoltaSque a'énergie solaire, comprenant un barreau semiconducteur; caractérisé en ce que ledit barreau est incorporé dans une matrice solide transparente dopée en produit fluorescent 2. Convertisseur selon la revendication 1, caractérisé en ce que la surface de la matrice possède une forme favorisant la focalisation des rayons solaires sur le bar reau 3. Convertisseur selon la revendication 2, caractérisé en ce que la face arrière de la matrice qui n'est pas exposée aux rayons solaires presente une surface cylindrique focalisante recouverte d'une couche réfléchissante, le barreau semiconducteur étant placé au voisinage de la ligne focale de ladite surface. 4 Cbnvertisseur selon l'une quelconque des revendications 2 et 3, caractérisé en ce que la face avant de la matrice qui est exposée aux rayons solaires est cannelée. 5. Convertisseur selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que la face avant est revetue d'une couche réfléchissante sélective. 6. Convertisseur selon l'une quelconque des revendications I à 5, caractérisé en ce que le barreau semiconducteur est constitué par une diode filiforme à jonction cylindrique obtenue à partir d'un fil semiconducteur brut de tirage dopé superficiellement. 7. Convertisseur selon l'une quelconque des revendications i à 5, caractérisé en ce que le barreau semiconducteur est constitué par une diode f forme à multijonc tions perpendiculaires à l'axe du barreau. 8. Panneau solaire, caractérisé en ce qu'il est constitué par une pluralité de convertisseurs selon l'une quelconque des revendications 1 à 7, l'ensemble des patrices constituant une plaque d'un seul tenant. 9. Procédé de fabrication de panneaux solaires selon la revendication 8, caractérisé en ce qu'on dispose lesdits barreaux semiconducteurs à l'intérieur d'un moule dans lequel on vient couler ladite matrice solide transparente dopée en matériau fluorescent.