Brevet FR2488447A1 — publié le 19820212

Procédé de fabrication de modules de cellules photovoltalques L'invention concerne un procédé de fabrication de modules de cellules photovoltalques. La protection des cellules photovoltaiques, et notamment des contacts électriques, contre les agressions de l'environnement (humidité, chocs) nécessite des encapsulations très complexes pour assurer la meilleure étanchéité possible des modules. Cette encapsulation est classiquement réalisée sur l'ensemble des cellules d'un module après interconnexion électrique des cellules. L'obtention d'une couche de protection efficace et durable sur l'ensemble du module nécessite alors des précautions coûteuses. La présente invention a pour but la réalisation d'un procédé de fabrication de modules de cellules photovoltalques permettant d'abaisser le coût de fabrication d'un module tout en assurant une protection efficace et durable des cellules et de leurs interconnexions. Elle a pour objet un procédé de fabrication de modules de cellules photovoltalques, caractérisé par le fait qu'avant l'assemblage des cellules de silicium en modules, ces cellules munies de conducteurs d'interconnexion électrique sont trempées chacune dans une barbotine de verre à faible viscosité, la couche ainsi déposée sur chaque cellule étant ensuite vitrifiée par chauffage de manière à former une couche de protection en verre adhérant tant sur le silicium que sur les conducteurs d'interconnexion et enrobant complètement la cellule. A l'aide des figures schématiques ci-jointes, on va décrire ci-après, à titre non limitatif, comment l'invention peut être mise en oeuvre. Il doit être compris que les éléments décrits et représentés peuvent, sans sortir du cadre de 11 invention, être remplacés par d'autres éléments assurant les mêmes fonctions techniques. Lorsqu'un même élément est représenté sur plusieurs figures il y est désigné par le même signe de référence. La figure 1 représente une vue en coupe partielle d'une cellule non enrobée munie de ses conducteurs d'interconnexion. La figure 2 représente une vue en coupe partielle de la même cellule après enrobage selon l'invention. On voit que l'invention fournit une technique de protection individuelle des cellules qui permet de simplifier l'encapsulation en limitant son rôle à celui d'un support mécanique. Cette technique consiste à tremper la cellule munie de ses connexions électriques dans une barbotine de verre et à vitrifier la couche retenue. Par rapport à une technique de sérigraphie, cette technique présente l'avantage de protéger à la fois les faces et les flancs des disques de silicium. La barbotine est constituée d'une suspension de verre dans un fluide convenablement choisi. Le verre est choisi, parmi les compositions bien connues, ou conçu, de manière à avoir, après sa mise en oeuvre, les propriétés suivantes - propriétés thermo-mécaniques coefficient de dilatation et module d'Young adaptés à ceux du silicium, .température de mise en oeuvre n'entrainant pas de dégradation des caractéristiques de la cellule. - Propriétés chimiques : bonne tenue en milieu humide. - Propriétés optiques : Bonne transparence optique, . indice de réfraction tel que lton puisse faire jouer le rôle de couche anti-reflets à ce verre. Ces différentes propriétés sont ajustées par l'ajout d'oxydes (tels que l'oxyde de vanadium qui abaisse la température de transformation sans trop accroître le coefficient de dilatation) et par les conditions de traitement thermique. La barbotine est choisie de manière à avoir les caractéristiques suivantes - bonne mouillabilité sur le silicium, - propriétés rhéologiques adaptées au procédé : degré de thixotropie, et viscosité suffisamment faibles pour qu'une épaisseur minimum de matière reste fixée sur la cellule. On peut choisir deux types de supports des particules de verres - l'eau : la mise en suspension du verre est obtenue par des aluminosilicates (argile) qui confèrent à la solution un certain degré de thixotropie qui peut être adapté par ajout de bentonite. - des composés organiques comportent un solvant et un liant par exemple terpinol et ethylcellulose... Deux types connus de conducteurs d'interconnexion peuvent être utilisés - interconnexions autoprotégées, c'est-à-dire ne nécessitant pas de protection contre les agressions chimiques. - interconnexions nécessitant une protection, au même titre que la cellule mais tout en gardant une souplesse mécanique. Les interconnexions auto-protégées doivent avoir les propriétés suivantes - le verre doit pouvoir adhérer sur le matériau utilisé, - le matériau doit être bon conducteur électrique et avoir une bonne tenue mécanique, - le matériau doit pouvoir être soudé à la cellule. On peut utiliser trois possibilités lors du choix du matériau . un métal, ou un alliage, peu ou pas oxydable, tel que le molybdène ou le tungstène, . des matériaux à structure composite, l'âme assurant la conduc- tibilité électrique (cuivre ou aluminium), le revêtement assurant la protection et la soudabilité (molybdène, tungstène, kovar...), . un métal ou un alliage dont on a passivé la surface (aluminium par exemple...). Les interconnexions sont soudées sur la cellule ; les moyens connus utilisables sont : la thermocompression, la soudure par point, la soudure par ultrasons... Dans le cas d'une solution nécessitant une protection des interconnexions on utilise un métal bon conducteur tel que le cuivre ou l'aluminium. Il faut déposer une couche de verre suffisamment mince pour maintenir une certaine souplesse mécanique aux contacts. On peut alors être amené à utiliser deux types de pâte de verre et de procéder en deux temps - enrobage de la cellule - enrobage des interconnexions. On utilise de préférence la même pâte de verre, mais dont on adapte la viscosité à l'enrobage de la cellule d'une part, à celui des interconnexions d'autre part. On voit sur la figure 1 une cellule CP munie d'une grille conduc- trice avant GC et d'un contact arrière CA, sur lesquels sont soudés des conducteurs d'interconnexion CI du type autoprotégé. Conformément à la figure 2, la cellule CP, la grille avant GC, le contact arrière CA et la base des conducteurs CI sont enrobés dans une couche de protection CV de verre obtenue selon l'invention et traversée de manière étanche par ces conducteurs. Plusieurs telles cellules sont ensuite assemblées sur un panneau de support de réalisation très simple et les conducteurs d'interconnexion CI sont soudés les uns aux autres de manière à réaliser un module de cellules photovoltaTques. REVENDICATIONS 1/ Procédé de fabrication de modules de cellules photovolta#ques, caractérisé par le fait qu'avant l'assemblage des cellules de silicium (CP) en modules, ces cellules munies de conducteurs d'interconnexion électrique (CI) sont trempées chacune dans une barbotine de verre à faible viscosité, la couche ainsi déposée sur chaque cellule étant ensuite vitrifiée par chauffage de manière à former une couche de protection en verre adhérant tant sur le silicium que sur les conducteurs d'interconnexion et enrobant complètement la cellule. 2/ Procédé selon la revendication 1, caractérisé par le fait que la poudre de verre de la barbotine contient un oxyde métallique abaissant la température de transformation du verre sans accroitre sensiblement son coefficient de dilatation. 3/ Procédé selon la revendication 2, caractérisé par le fait que ledit oxyde métallique est l'oxyde de vanadium. 4/ Procédé selon la revendication 1, caractérisé par le fait que la barbotine comporte, outre la poudre de verre, de l'eau et de l'argile propre à conférer à la solution un certain degré de thixotropie. 5/ Procédé selon la revendication 1, caractérisé-par le fait que la barbotine comporte, outre la poudre de verre, un solvant organique et un liant organique. 6/ Procédé selon la revendication 5, caractérisé par le fait que le solvant est le terpinol et le liant est l'éthylcellulose. 7/ Procédé selon la revendication 1, caractérisé par le fait qu'on trempe le corps des cellules dans une première barbotine en laissant la partie extérieure des conducteurs d'interconnexion à l'intérieur de cette barbotine, et on trempe la partie extérieure de ces conducteurs dans une seconde barbotine comportant la même pâte de verre que la première, et une proportion supérieure de solvant, de manière à obtenir, après vitrification, une couche de verre plus mince et plus flexible sur ces conducteurs que sur le corps des cellules.