Brevet FR2641866A1 — publié le 19900720

L'invention concerne le contrôle des cellules solaires de générateurs solaires, notamment utilisables pour 1'alimentation électrique d'équipements embarques sur des véhicules spatiaux. Comme on le sait les générateurs solaires pour véhicules spatiaux sont formés de panneaux solaires portant des réseaux de cellules solaires recouvertes par des fenêtres de protection (appelées "cover glass" en anglais). En pratique les cellules solaires sont réparties en des lignes au sein desquelles elles sont montées en série, de sorte que la présence de défauts sur quelques cellules appartenant à des lignes différentes peut se révéler fort préjudiciable aux performances de l'ensemble du panneau. C'est pour cela que les panneaux solaires, avant d'être embarqués sur un véhicule spatial en partance, font l'objet d'une vérification cellule par cellule, par exemple selon l'une des techniques de travail décrites dans le document FR-2.552.448 ou dans le document DE-3.012.162. A titre d'exemple, un satellite de télévision directe peut être équipé d'un générateur solaire comportant deux ailes formées chacune de quatre panneaux articulés les uns aux autres et correspondant à une envergure hors-tout de 19 m : ce générateur solaire peut comporter 43.000 cellules et fournir une puissance de 3,2 kw. On comprend aisément l'ampleur du travail constitué par le contrôle d'un tel générateur solaire, d'autant que ce contrôle se fait le plus souvent directement à l'oeil, dans l'obscurité. Il en résulte des contraintes sévères sur les conditions de travail de l'opérateur (pour satisfaire au mieux à l'exigence d'obscurité il doit travailler de nuit) ainsi que sur celles des gens qui l'entourent (indisponibilité des locaux ou s'effectue le contrôle des cellules). En outre, compte tenu de la taille des panneaux solaires et leur disposition en hauteur, l'opérateur est amené à travailler sur une échelle, ce qui est inconfortable, dangereux dans l'obscurité et nuisible à la bonne fiabilité du contrôle. L'invention a pour objet de pallier ces inconvénients et vise, de manière très générale, à contrôler l'état des fenêtres de protection recouvrant des cellules solaires sous-jacentes indépendamment de cellesci, selon une procédure systématique rapide et fiable, alliant une grande souplesse de mise en oeuvre, des conditions ergonomiques de confort (tant physique que visuel) et d'horaires de travail à une grande précision et une efficacité élevée, avec possibilité de mémorisation des observations. La reconnaissance des défauts des seules fenêtres de protection permet, après reconnaissance des défauts situés dans un ensemble (cellule + fenêtre associée), d'identifier les cellules vraiment défectueuses. L'invention propose à cet effet un procédé de contrôle de fenêtres transparentes de protection recouvrant une pluralité de cellules solaires caractérisé en ce qu'on dirige un faisceau de lumière froide successivement sur au moins une tranche de chacune des fenêtres tout en observant celle:ci, sous une incidence sensiblement normale, à la recherche, à l'intérieur du pourtour de cette fenêtre, d'une zone de forte brillance caractéristique d'un défaut dans cette fenêtre. On appréciera que l'invention permet un contrôle précis car, pour le mode d'illumination considéré faisant réagir les fenêtres de protection comme des fibres optiques plates, des écarts détectables de brillance apparaissent même pour de très petits éclats ou défauts. D'autre part la procédure est rapide puisqu'on n'a besoin que d'un seul passage alors que en cas de contrôle simplement visuel, il faudrait effectuer le contrôle dans les deux sens selon deux directions. Enfin, l'invention permet de s'abstraire de toute exigence concernant la luminosité ambiante, ce qui rend le procédé très souple de mise en oeuvre. Selon des dispositions préférées de l'invention - on dirige le faisceau de lumière froide successivement sur une seule tranche de cette fenêtre, - pour le contrôle des fenêtres de protection d'au moins un alignement de cellules solaires, on commande un déplacement relatif de ce faisceau de lumière froide le ' long de tranches alignées appartenant respectivement aux fenêtres de protection de cet alignement de cellules solaires. L'invention propose également une installation de contrôle des fenêtres de protection d'une pluralité de cellules solaires, comportant une source de lumière froide, caractérisée en ce que cette source de lumière froide est commandée en mouvement relatif par rapport à cette pluralité de cellules solaires en sorte d'être mise en regard successivement d'au moins une tranche de chaque fenêtre de protection. Selon des dispositions préférées de cette installation - cette source de lumière froide est formée par un diffuseur dans lequel pénètre une extrémité d'une fibre optique s'étendant jusqu'en regard d'un générateur de lumière situé à distance, ce diffuseur constituant une cloche destinée à être disposée perpendiculairement au panneau solaire, étanche à la lumière et bordée par une jupe souple adaptée à s'appliquer de façon étanche' à la lumière contre le panneau solaire autour d'une zone de la tranche d'une telle fenêtre de protection - le diffuseur est un bloc cylindrique recouvert par un ruban adhésif métallisé et prolongé par une jupe formée de poils - l'extrémité de la fibre optique pénètre dans le diffuseur sous un angle d'incidence a par rapport à sa face de sortie qui est inférieure à 90 - la pluralité de cellules sola#ires faisant partie d'un panneau solaire å contrôler, la source de lumière froide est montée sur un cadre (OXYZ) mobile selon au moins un degré de liberté parallèlement à ce panneau. - le cadre mobile porte également une tête d'observation destinée à être disposée en regard du panneau solaire et connectée à un élément de visualisation équipé d'une mémoire - cette tête d'observation est une caméra vidéo connectée à un écran de télévision équipé d'un magnétoscope ; - au cadre mobile est connecté un boîtier de commande connecté au travers d'un calculateur à une imprimante destinée à visualiser par rapport à une représentation schématique du panneau solaire la position instantanée de la source de lumière froide, et à repérer un défaut reconnu comme tel par action de l'opérateur sur un bouton-poussoir du boîtier de commande. On appréciera que l'invention propose une installation très ergonomique qui, grâce au cadre mobile, permet de préserver au mieux le confort non seulement visuel mais physique de l'opérateur qui peut rester assis devant un écran fixe. Des objets, caractéristiques et avantages de l'invention ressortent de la description qui suit, donnée à titre d'exemple non limitatif, en regard des dessins annexés sur lesquels - la figure 1 est une vue schématique d'une installation de contrôle de panneau solaire conforme à l'invention ; et - la figure 2 est une vue partielle des éléments d'éclairage et d'observation de cette installation, en configuration de service. Les figures 1 et 2 représentent une installation de contrôle I adaptée à vérifier l'intégrité des fenêtres de protection 2 recouvrant les cellules solaires 3 d'un panneau solaire 4. Ainsi que cela est détaillé à la figure 2, les cellules solaires sont fixées, par exemple par collage, sur un support léger 5 et sont chacune recouvertes par une fenêtre de protection 2 qui en est rendue solidaire par une couche de colle transparente 3A. L'installation 1 comporte une tête d'éclairage 6 et une tête d'observation 7 toutes deux montées liées l'une à l'autre sur un cadre mobile selon trois axes et schématisé par le trièdre OXYZ. Un réglage en position est avantageusement prévu entre la tête d'éclairage 6 et la tête d'observation 7. Ainsi que cela est détaillé à la figure 2, la tête d'éclairage 6 est formée d'un bloc diffuseur 8, par exemple un bloc de PLEXIGLASS, dont la surface est rendue étanche à la lumière (ici par recouvrement par du ruban adhésif 9 à base d'aluminium) sauf en une face 10 laissée transparente et destinée à longer les fentes 12 séparant les fenêtres de protection 2 du panneau 4. Cette face 10 est bordée par une jupe souple 11 étanche à la lumière, ici constituée par un rideau de poils de martre. Ce diffuseur constitue ainsi une cloche étanche à la lumière. Dans ce bloc diffuseur 8 pénètre l'extrémité 13 d'une fibre optique 14 dont l'autre extrémité reçoit un flux lumineux émis par un générateur de lumière 15. Cette extrémité 13 présente un angle a inférieur à 90 avec la face 10 de manière à faciliter la pénétration de la lumière dans les fenêtres de protection 2 par leurs tranches 2A. Cette tête d'éclairage 6 constitue ainsi une source de lumière froide. La tête d'observation 7 est ici constituée par l'objectif 16, d'une caméra vidéo 18 réglée en mode "macro". A cette caméra est connecté un élément de visualisation 19 avantageusement équipé d'une mémoire 20. Il s'agit par exemple d'un téléviseur équipé d'un magné- toscope. Le cadre mobile OXYZ est commandé en position le long du panneau 4 par un boîtier de commande 21 adapté à commander un mouvement automatique prédéterminé ou å être soumis a l'action manuelle d'un opérateur, par manoeuvre de boutons moletés 22. A ce boîtier de commande 21 est associé un calculateur 24 équipé d'un second élément de visualisation 25, de préférence une imprimante, adapté a visualiser le panneau 4 et à faire apparaître celles des fenêtres de protection reconnues comme défectueuses par l'opérateur, par appui sur un bouton 23 du boîtier de commande 21. A titre d'exemple, une fenêtre défectueuse 2' du panneau est représentée par une case noire 2" sur la feuille 26 imprimée par l'imprimante 25. Pour contrôler le panneau solaire 4 on déplace la tête d'éclairage 8 le long des tranches 2A des fenêtres de protection qui se comportent alors comme des fibres optiques plates. En l'absence de défaut tout le pourtour de la fenêtre considérée s'illumine. D'éventuels éclats ou fêlures apparaissent avec une forte brillance aisément détectable par rapport au reste de la fenêtre (cette forte brillance se repère non seulement en lumière atténuée mais aussi en lumière ambiante). Il va de soi que la description qui précède n'a été proposée qu'a titre d'exemple non limitatif et que de nombreuses variantes peuvent être proposées par l'homme de l'art sans sortir du cadre de l'invention. On appréciera notamment que, dans une version simplifiée de l'invention on peut se dispenser de la tête d'éclairage et des éléments associés 19 et 20 et procéder à une observation å l'oeil nu (la reconnaissance des défauts se faisant à l'aide des éléments 21, 24 et 25 comme précédemment décrit). L'invention apporte également une solution efficace au contrôle de cellules solaires individuelles a tester en série. REVENDICATIONS 1. Procédé de contrôle de fenêtres transparentes de protection (2) recouvrant une pluralité de cellules solaires (3) caractérisé en ce qu'on dirige un faisceau de lumière froide successivement sur au moins une tranche (2A) de chacune des fenêtres tout en observant celle-ci, sous une incidence sensiblement normale, å la recherche, à l'intérieur du pourtour de cette fenêtre, d'une zone (2') de forte brillance caractéristique d'un défaut dans cette fenêtre. 2. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que, on dirige le faisceau de lumière froide successivement sur une seule tranche de cette fenêtre. 3. Procédé selon la revendication 1 ou la revendication 2, caractérisé en ce que, pour le contrôle des fenêtres de protection d'au moins un alignement de cellules solaires, on commande un déplacement relatif de ce faisceau de lumière froide le long de tranches alignées appartenant respectivement aux fenêtres de protection de cet alignement de cellules solaires. 4. Installation de contrôle des fenêtres de protection (2) d'une pluralité de cellules solaires (3), comportant une source de lumière froide (6), caractérisée en ce que cette source de lumière froide est commandée en mouvement relatif par rapport à cette pluralité de cellules solaires en sorte d'être mise en regard successivement d'au moins une tranche de chaque fenêtre de protection. 5. Installation selon la revendication 4, caractérisée en ce que cette source de lumière froide (6) est formée par un diffuseur (8) dans lequel pénètre une extrémité (13) d'une fibre optique (14) s'étendant jusqu'en regard d'un générateur de lumière (15) situé à distance, ce diffuseur constituant une cloche (9) destinée å être disposée perpendiculairement au panneau solaire, étanche à la lumière et bordée par une jupe souple (11) adaptée à s'appliquer de façon étanche à la lumière contre le panneau solaire autour d'une zone de la tranche (2A) d'une telle fenêtre de protection. 6. Installation selon la revendication 5, caractérisée en ce que le diffuseur (8) est un bloc cylindrique recouvert par un ruban adhésif métallisé (9) et prolongé par une jupe (11) formée de poils. 7. Installation selon la revendication 5 ou la revendication 6, caractérisée en ce que l'extrémité de la fibre optique pénètre dans le diffuseur sous un angle d'incidence a par rapport à sa face de sortie (10) qui est inférieur å 90'. 8. Installation selon l'une quelconque des revendications 4 à 7, caractérisée en ce que la pluralité de cellules solaires faisant partie d'un panneau solaire a contrôler, la source de lumière froide est montée sur un cadre (OXYZ) mobile selon au moins un degré de liberté parallèlement à ce panneau. 9. Installation selon la revendication 8, caractérisée en ce que le cadre mobile porte également une tête d'observation (7) destinée à être disposée en regard du panneau solaire et connectée à un élément de visualisation (19) équipé d'une mémoire (20). 10. Installation selon la revendication 9, caractérisée en ce que cette tête d'observation (7) est une caméra vidéo connectée à un écran de télévision (19) équipé d'un magnétoscope (20). 11. Installation selon l'une quelconque des revendications 8 à 10, caractérisée en ce que, au cadre mobile est connecté un boîtier de commande (23) connecté au travers d'un calculateur (24) a une imprimante destinée a visualiser par rapport à une représentation schématique du panneau solaire la position instantanée de la source de lumière froide, et à repérer un défaut reconnu comme tel par action de l'opérateur sur un bouton-poussoir (23) du boîtier de commande.