Brevet FR2583923A1 — publié le 19861226

La présente invention concerne un procédé pour la réalisation d'un panneau photovoltaique du type comportant entre un panneau de support opaque et un panneau de recouvrement transparent ou translucide une série de cellules photovoltaiques branchées en série. On connaît des panneaux photovoltaiques constitués d'un panneau arrière ou de support en une matière plastique et un panneau avant en verre armé entre lesquels panneaux sont disposés les cellules photovoltalques. Les deux panneaux sont reliés entre eux par un cadre et par une couche de matière plastique dans laquelle sont noyées les cellules photovoltalques. Les panneaux connus sont relativement peu résistants aux chocs mécaniques et très souvent l'objet de phénomènes de délaminage se traduisant par l'introduction de l'humidité entre les deux panneaux ce qui entraîne une perturbation grave du fonctionnement du panneau ou même détérioration totale du panneau. De plus ces panneaux ne peuvent pas être découpés etjou pliés à cause du panneau avant en verre qui ne se prête que très difficilement à un usinage ou encore moins à des opérations de pliage. D'autres panneaux connus comprennent des panneaux de support et de revêtement en différentes matières plastiques. Ces panneaux peuvent le cas échéant être découpés mais on observe dans tous les cas des phénomènes de délaminage se produisant au cours de ce découpage ou dans des conditions d'utilisation normales. La présente invention a pour objet de concevoir un procédé pour la réalisation d'un panneau photovoltaïque dudit type qui permet d'obtenir un panneau particulièrement homogène, très résistant et qui peut être découpé et plié sans risque de délaminage. Le procédé selon l'invention consiste à réaliser par coulage un panneau de support en une résine acrylique, à fixer sur ce panneau de support par des pastilles adhésives les cellules pho tovoltaiques pour obtenir un certain écartement entre le panneau et la face inférieure de chaque cellule, à disposer sur le panneau de support un joint souple s'étendant le long du pourtour du panneau au voisinage direct des bords de celui-ci, à déposer sur ledit joint le panneau de recouvrement également réalisé par coulage en une résine acrylique, à serrer le panneau de support et de recouvrement l'un sur l'autre pour obtenir un écrasement partiel dudit joint, à injecter entre les deux panneaux une résine acrylique fluide de coulage pour remplir l'espace entre les deux panneaux, à soumettre le panneau complexe ainsi obtenu à un processus de polymérisation pour provoquer le durcissement partiel de la résine de coulage. Le panneau obtenu selon l'invention présente une structure particulièrement homogène car les trois couches, panneau de support, résine intermédiaire et panneau de revêtement sont consti- tués de résines d'un même type. Il peut être découpé et plié à chaud sans risque de délaminage. De même dans des conditions particulièrement sévères on n'observe aucune tendance de délaminage pouvant permettre l'introduction de l'humidité de l'air au niveau des cellules photovoltalques. Suivant un mode de réalisation préféré le procédé selon l'invention consiste à procéder à une prépolymérisation de ladite résine acrylique de coulage et à stocker la résine prépolymérisée pendant une période de l'ordre de trois jours à trois mois en contact avec de l'air. Dans ce cas on procède selon l'invention à un dégazage sous vide de la résine après ladite période de stockage et avant son injection entre les deux panneaux acryliques du panneau photovoltalque et ceci au plus tard trois heures avant l'injection de la résine prépolymérisée. Le dégazage est bien entendu destiné à éliminer les bulles de gaz contenues dans le prépolymérisat pour éviter un délaminage sous l'effet des changements de températures de fonctionnement du panneau obtenu. Par contre la fonction profonde de la période de stockage après la prépolymérisation, qui présente une durée critique, n'est actuellement pas totalement comprise. On suppose qu'elle sert à la stabilisation de la structure du prépolymère. Mais dans tous les cas, on a observé qu'en supprimant cette phase de stockage on augmente très considérablement le nombre d'effets de délaminage dans une série de panneaux fabriqués autrement dans des conditions identiques. Un autre mode de réalisation préféré du procédé selon l'invention consiste à soumettre le panneau complexe à une polyméri sation en étuve une température de l'ordre de 350C à 450C et ensuite à un traitement de déverminage à une température d'environ 1000C. Un tel traitement final permet d'augmenter très considérablement la stabilité de la structure de la résine injectée entre le panneau de support et le panneau de revêtement et contribue à la résistance au délaminage du panneau obtenu. Avantageusement on injecte ladite résine prépolymérisée entre lesdits panneaux dans un délai d'environ trois heures après l'avoir soumise audit traitement de dégazage sous vide. De plus pour stabiliser les dimensions du panneau de support et pour éviter son bombage au cours de la polymérisation de la résine de coulage un mode de réalisation du procédé selon l'invention consiste à soumettre ledit panneau de support avant la mise en place des cellules photovoltaïques à un traitement en étuve à une température d'environ 1000C et pendant au moins deux heures. Suivant un autre mode de réalisation préféré le procédé selon l'invention consiste à soumettre sa surface supérieure dudit panneau de support avant la mise en place des cellules photovoltalques à un traitement augmentant la surface de contact entre ce panneau et la résine de coulage. Ce traitement de surface peut être un traitement mécanique, tel qu'un traitement par abrasion, ou encore un traitement chimique produisant des discontinuités dans la surface supérieure du panneau de support. On augmente ainsi la surface de contact avec la résine de coulage et obtient un meilleur accrochage entre cette résine et le panneau de support. L'invention vise également un panneau photovoltaïque réalisé suivant le procédé selon l'invention. Dans le panneau selon l'invention ledit panneau de recouvrement est réalisé en une résine acrylique réticulée tandis que ledit panneau de support est réalisé en une résine acrylique nonréticulée mais diffusante. On obtient ainsi une structure parti -culièrement homogène dans laquelle les trois couches constituantes sont réalisées en résines acryliques tel que la résine PMMA par exemple. Suivant un mode de réalisation préféré du panneau selon l'invention la résine formant ledit panneau de support contient des colorants et pigments réfléchissants. On obtient ainsi un panneau de support diffusant augmentant le rendement des cellules photovoltalques. Pour augmenter l'accrochage entre le panneau de support, le panneau de recouvrement et la résine de coulage contiennent un solvant du type acrylo-butyl attaquant les surfaces desdits panneaux de recouvrement et de support lors du coulage de la résine entre ces deux panneaux. Enfin la résine formant le panneau de recouvrement peut comprendre des matières de dopage luminescentes et/ou scintillantes formant des cascades lumineuses comme décrit dans les brevets français n0 7321890 n0 7609321 et n0 7806850 du présent déposant. Comme décrit dans ces brevets les cascades lumineuses augmentent sensiblement le rendement des cellules photovoltaiques. D'autres réalisations et avantages de la description ressortiront de la description, qui va suivre, et en se reférant aux dessins annexés sur lesquels: les figures 1 à 5 sont des vues en coupe verticale schématiques illustrant les différentes phases du procédé selon l'invention, et la figure 6 montre la courbe d'évolution de la température de polymérisation en fonction du temps en minutes. A la figure 1 on voit un panneau de revêtement en une résine acrylique réticulée transparent (1) et un panneau de support opaque (2) mais diffusant réalisé en une résine acrylique non réticulée pour éviter tout retrait de ce panneau dans la phase de polymérisation ultérieure en assurant ainsi une stabilité dimensionnelle parfaite. Dans une deuxième phase (figure 2) on fixe sur la face supérieure du panneau de support (2) une série de cellules photo voltalques (3). Ceci est de préférence réalisé à l'aide de pastilles adhésives de faible diamètre (4) qui assurent un certain écartement entre le panneau (2) et les cellules (4). On obtient ainsi un enrobage complet des cellules lors de l'injection ultérieure d'une résine d'enrobage(figure4). Les cellules sont reliées en série par des connecteurs électriques (non représentés ici) avant ou après leur mise en place sur le panneau(2). Ensuite on met en place au voisinage des bords du panneau de support(2) et sur tout le pourtour de celui-ci un joint souple (5) sur lequel on dispose le panneau de revêtement(1) comme représenté à la figure 3. Dans la phase suivante on serre les panneaux(1 et 2) étroitement l'un sur l'autre pour obtenir un écrasement partiel du joint(5) qui délimite ainsi une chambre de coulage fermée entre les panneaux(1 et 2). Les moyens utilisés à cet effet sont d'un type connu et représentés schématiquement en (6) à la figure 4. Ensuite on injecte entre les panneaux(1 et 2) par un tuyau(7) une résine acrylique fluide(8). Selon l'invention cette résine de coulage(8) est préalablement soumise d'une manière connue à une prépolymérisation et un stockage en contact avec de l'air pendant une période de trois jours à trois mois. De plus dans un délai d'environ trois heures avant son injection entre les panneaux(1 et 2) la résine(8) est soumise à un dégazage sous vide destiné à éliminer les bulles de gaz contenues dans la résine. Après l'injection ou coulage de la résine(8) entre les panneaux(l et 2) l'ensemble du panneau complexe(1, 8, 3,4,2) est soumis à un traitement de polymérisation dans une étuve pour produire la polymérisation de la résine(8). Ce traitement est effectué à une température de l'ordre de 350C à 450C pendant une durée d'environ 500 minutes. Ensuite ce traitement est prolongé selon l'invention par un déverminage à une température d'environ 1000C pendant une durée d'environ 120 minutes. Ce traitement sert à stabiliser définitivement la structure de la résine polymérisée(8). Enfin on peut maintenant découper à la scie les parties marginales du panneau complexe pour éliminer le joint(5) et obtenir un produit fini tel que représenté à la figure 5. A la figure 6 on voit les différentes phases de l'évolution de la température de la résine de coulage(8) pendant sa polymérisation et son déverminage. La courbe représentée ici est très schématisée et correspond à quatre phases. La première phase I qui représente la phase de polymérisation proprement dite est effectuée à une température sensiblement constante de l'ordre de 390C à 450C et à une durée d'environ 500 minutes. Cette phase conduit à la polymérisation habituelle de la résine de coulage comprise entre le panneau de support(2) et le panneau de recouvrement(1). Ensuite on produit selon l'invention une montée de température en la phase Il pendant une durée d'environ 100 minutes pour atteindre une température de déverminage d'environ 1000C Cette température est maintenue pendant la phase de déverminage III dont la durée est d'environ 120 minutes.Ensuite on laisse refroidir dans la phase IV la résine polymérisée et déverminée pendant environ 60 minutes pour revenir à la température initiale comprise entre 390C et 450C. La pratique a démontré que cette mise en oeuvre selon l'invention permet d'obtenir un produit final exceptionnellement homogène et stable qui n'est plus objet à des effets de délaminage entre les différentes constituantes(1,2 et8). L'invention vise également un panneau photovoltarque réalisé suivant le procédé selon l'invention. Dans le panneau selon l'invention les trois couches constituantes(1,2 et 8) sont réalisées en une résine acrylique du type PMMA (polyméthylméthacrylate). Pour augmenter son effet de diffusion, le panneau de support(2) peut contenir des pigments ou colorants convenables. On peut également augmenter la surface de contact entre la résine de coulage(8) et la surface supérieure du panneau de support(2) en soumettant cette dernière à un traitement chimique etl ou mécanique produisant des discontinuités dans cette surface. Enfin la résine de coulage(8) peut contenir un solvant du type acrylo-butyl attaquant au cours de la polymérisation les surfaces des panneaux(1 et 2) en contact avec la résine(8) pour produire un meilleur accrochage quasi-chimique entre la résine (8) et les panneaux(1,2). Enfin le panneau de recouvrement peut contenir d'une manière connue des matières de dopage formant des cascades lumineuses comme décrit dans les brevets français cités ci-dessus du déposant. L'invention n'est pas limitée aux modes de réalisation décrits et représentés ici. On peut opérer à des nombreuses modifications à la portée de l'homme de l'art sans sortir du cadre de l'invention. REVENDICATIONS 1) Procédé pour la réalisation d'un panneau photovoltalque du type comportant entre un panneau de support opaque et un pan neau de recouvrement transparent ou translucide une série de cellules photovoltaiques branchées en série, caractérisé en ce qu'il consiste à réaliser par coulage un panneau de sup port(2) en une résine acrylique, à fixer sur ce panneau de support(2) par des pastilles adhésives(4) les cellules photo voltaiques(3) pour obtenir un certain écartement entre le pan neau et la face inférieure de chaque cellule(3), à disposer sur le panneau de support un joint souple(5) s'étendant le long du pourtour du panneau au voisinage direct des bords de celui-ci, à déposer sur ledit joint le panneau de recouvre ment(1) également réalisé par coulage en une résine acryli que, à serrer le panneau de support(2) et de recouvrement(1) l'un sur l'autre pour obtenir un écrasement partiel dudit joint(5), à injecter entre les deux panneaux(2,1) une résine acrylique fluide(8) pour remplir l'espace entre les deux pan neaux(2,1), à soumettre le panneau complexe ainsi obtenu à un processus de polymérisation pour provoquer le durcissement au moins partiel de la résine fluide(8). 2) Procédé suivant la revendication 1, caractérisé en ce qu'il consiste à procéder à une prépolymérisation de ladite résine acrylique fluide(8) et à stocker la résine prépolymérisée pendant une période de l'ordre de trois jours à trois mois en contact avec de l'air. 3) Procédé suivant la revendication 2, caractérisé en ce qu'il consiste à procéder à un dégazage sous vide de la résine après ladite période de stockage et avant son injection entre les deux panneaux(1 et 2) du panneau photovoltalque. 4) Procédé suivant l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé en ce qu'il consiste à soumettre le panneau com plexe(1,8;2) à une polymérisation en étuve à une température de l'ordre de 350C à 450C et ensuite à un traitement de dé verminage à une température d'environ l000C. 5) Procédé suivant l'une quelconque des revendications 3 et 4, caractérisé en ce qu'il consiste à injecter ladite résine prépolymérisée(8) entre lesdits panneaux dans un délai d'en viron 3 heures après l'avoir soumise audit traitement de dé gazage sous vide. 6) Procédé suivant l'une quelconque des revendications 1 à 5, ca ractérisé en ce qu'il consiste à soumettre ledit panneau de support(2) avant la mise en place des cellules photovoltaiques (3) à un traitement en étuve à une température d'environ 1000 C et pendant au moins deux heures. 7) Procédé suivant l'une quelconque des revendications 1 à 6, caractérisé en ce qu'il consiste. à soumettre sa surface supé rieure dudit panneau de support(2) avant la mise en place des cellules photovoltaiquest3) à un traitement augmentant la surface de contact entre ce panneau(2) et la résine de cou lage. 8) Panneau photovoltalque réalisé suivant le procédé suivant l'une quelconque des revendications 1 à 7, caractérisé en ce que ledit panneau de recouvrement(1) est réalisé en une rési ne acrylique réticulée tandis que ledit panneau de support(2) est réalisé en une résine acrylique non réticulée mais dif fusante. 9) Panneau photovoltaique suivant la revendication 8, caracté risé en ce que la résine formant ledit panneau de support(2) contient des colorants et pigments réfléchissants; 10) Panneau photovoltalque suivant l'une quelconque des revendi cations 8 et 9, caractérisé en ce que ladite résine de cou lage(8) contient un solvant du type acrylo-butyl attaquant les surfaces desdits panneaux de recouvrement(i) et de sup port(2) lors du coulage de larésine(8) entre les deux pan neaux(1,2).