Brevet FR2844660A1 — publié le 20040319

DISPOSITIF D'ALIMENTATION A CELLULES SOLAIRES DESTINE A LA RECHARGE DE BATTERIE D'UN APPAREIL ELECTRIQUE TEL QU'UN TELEPHONE PORTABLE OU ANALOGUE La présente invention se rapporte à un dispositif d'alimentation à cellules solaires photovoltaques destiné à la recharge d'une batterie assurant l'autonomie de fonctionnement d'un appareil électrique 5 tel qu'un téléphone portable ou analogue, ainsi qu'à un appareil électrique doté d'une batterie rechargeable et intégrant un tel dispositif. Des chargeurs de batteries mettant en oeuvre des cellules photovoltaques et plus particulièrement des 10 cellules solaires à semiconducteur sont déjà connus. Une cellule solaire à semiconducteur est un dispositif permettant de débiter un courant électrique dans une charge externe lorsque celui-ci est exposé à la lumière. L'intensité du courant électrique débité par 15 une cellule solaire est fonction d'une part, de la taille de la cellule et, d'autre part, de la luminosité ambiante. Toutefois, pour de telles cellules solaires, les rendements de conversion de l'énergie lumineuse en 20 énergie électrique sont limités. Ainsi, actuellement, les technologies mises en oeuvre dans le domaine des cellules solaires à semiconducteur permettent difficilement d'obtenir des rendements stabilisés dépassant 10%. Aussi, les chargeurs de batterie à 25 cellules solaires doivent disposer d'un assemblage de cellules solaires présentant une surface suffisamment importante pour être susceptibles de fournir le courant de sortie nécessaire à la recharge de la batterie. De plus, cette exigence se trouve encore renforcée avec les nouvelles génération de batteries rechargeables qui 5 nécessitent l'utilisation de tension et de courant de charge plus élevés. La surface de réception de la lumière des cellules solaires doit être augmentée en conséquence pour assurer une charge suffisante. Or, les cellules solaires les plus couramment 10 utilisées sont les cellules solaires à base de silicium cristallin (mono- ou polycristallin) du fait qu'elles permettent d'obtenir de meilleurs rendements. Toutefois, le silicium cristallin a l'inconvénient d'être rigide et est traditionnellement déposé sur un 15 substrat de verre, ce qui limite son intérêt pour des applications o l'encombrement et le poids sont des contraintes importantes. Une solution est néanmoins proposée dans la demande de brevet W00076051 dans laquelle est décrit un 20 bloc d'alimentation portatif spécialement conçu pour la recharge de blocs batteries de téléphones portables et comprenant un boîtier dont au moins une surface est pourvue de plusieurs cellules solaires couplées à un circuit de commande de la tension d'alimentation du 25 bloc batterie à recharger. L'encombrement reste malgré tout conséquent. Se pose donc le problème de disposer d'une surface de cellules solaires suffisamment importante pour l'application visée, notamment la recharge d'une 30 batterie d'un appareil électrique tel qu'un téléphone portable ou analogue, et sous une forme présentant un encombrement minimal pour être aisément transportable. Aussi, un objectif de la présente invention est de pallier les inconvénients exposés ci-dessus en 5 proposant un dispositif de recharge de batterie utilisant des cellules solaires photovoltaques, qui présente un encombrement minimal, qui soit aisément transportable, permettant un rangement facile et dont les cellules solaires fournissent pour autant une 10 énergie électrique suffisante à la charge des batteries. Avec cet objectif en vue, l'invention se propose d'utiliser pour l'application visée, les importants progrès réalisés récemment dans le domaine des cellules 15 solaires en silicium déposées en couches minces qui ont permis notamment le développement de cellules solaires en silicium amorphe déposées sur substrat souple tel que du plastique par exemple. Ainsi, bien que les cellules solaires en silicium amorphe présentent un 20 rendement nettement inférieur à celui des cellules solaires à base de silicium cristallin (mono- ou polycristallin), les propriétés de souplesse et de légèreté de tels substrats seront avantageusement employées pour compenser ce défaut et atteindre 25 l'objectif visé. L'invention concerne donc un dispositif d'alimentation pour la recharge de batterie, caractérisé en ce qu'il comprend un film solaire composé d'un substrat souple sur lequel est déposée une 30 pluralité de cellules solaires photovoltaques utilisées comme source d'énergie électrique et des moyens de connexion électrique vers la batterie. Avantageusement, le film solaire peut être plié ou déplié. Dans ce mode de réalisation, le film solaire peut être divisé en une pluralité de modules dont le format est de type carte de crédit, les modules étant connectés les uns aux autres par l'intermédiaire de 10 supports conducteurs pouvant être pliés ou dépliés. Dans un autre mode de réalisation, le dispositif selon l'invention comprend un axe d'enroulement du film solaire permettant audit film d'être déroulé lors de la recharge de la batterie et d'être enroulé autour de 15 l'axe à la fin de l'opération de recharge. Selon une variante, le dispositif selon l'invention comprend un support d'axe et un système enrouleur introduisant un couple entre ledit support d'axe et l'axe pour enrouler automatiquement le film 20 solaire autour dudit axe. Selon une autre variante, le dispositif comprend un moyen de blocage de type poussoir ou cliquet permettant de maintenir le film solaire entièrement déroulé pendant l'opération de recharge de la batterie. 25 Dans un mode de réalisation, les moyens de connexion vers la batterie comprennent un câble de connexion muni à une de ses extrémités d'une prise de raccordement. Selon un autre mode de réalisation, les moyens de 30 connexion vers la batterie sont constitués par les extrémités respectives de l'axe du dispositif, lesdites extrémités étant conductrices. De préférence, les cellules solaires sont constituées à base de silicium amorphe. Dans un mode de réalisation, le substrat est en acier inoxydable. Dans un autre mode de réalisation, le substrat est en plastique, par exemple en PET (Poly Ethylène Teraphtalate) ou en polyimide. De préférence, le film solaire comprend à son extrémité libre un moyen de préhension. L'invention concerne encore un appareil électrique tel qu'un téléphone portable ou analogue, incorporant une batterie rechargeable assurant une autonomie de 15 fonctionnement audit appareil, caractérisé en ce qu'il intègre un dispositif pour la recharge de batterie selon la présente invention dans son mode de réalisation o il comprend un axe d'enroulement. Avantageusement, l'appareil selon l'invention 20 comprend une coque et est caractérisé en ce que le support de l'axe est lié à ladite coque. Avantageusement, la coque comprend sur son côté une fente permettant le passage du film solaire, l'extrémité libre dudit film solaire comprenant un 25 moyen de préhension faisant office de butée du côté extérieur de ladite fente lorsque ledit film est enroulé autour de son axe. De préférence, le moyen de préhension comprend une baguette s'étendant le long de l'extrémité libre du 30 film solaire, le diamètre de ladite baguette étant supérieur à l'épaisseur de la fente. D'autres caractéristiques et avantages de la présente invention apparaîtront plus clairement à la lecture de la description suivante donnée à titre d'exemple illustratif et non limitatif et faite en référence aux figures annexées dans lesquelles: - la figure 1 est un schéma illustrant un premier mode de réalisation du dispositif d'alimentation à cellules solaires selon la présente invention; - la figure 2 est un schéma en coupe illustrant 10 une variante de la figure 1; - la figure 3 est un schéma montrant un téléphone portable intégrant le dispositif d'alimentation selon un premier mode de réalisation en référence aux figures 1 et 2; - la figure 4 montre une vue de profil de la figure 2, et - la figure 5 est un schéma illustrant un autre mode de réalisation du dispositif d'alimentation à cellules solaires selon la présente invention. Le dispositif d'alimentation selon la présente invention est constitué d'un film solaire 1 formé d'une pluralité de cellules solaires photovoltaques 2 déposées en couche mince sur un substrat avantageusement souple. Les cellules solaires sont 25 constituées de silicium amorphe et sont déposées en couche mince sur un substrat souple type acier inoxydable ou plastique, par exemple en PET ou polyimide, selon la technique de dépôt dite PECVD (acronyme pour l'expression anglo-saxonne Plasma 30 Enhanced Chemical Vapor Deposition). Selon un premier mode de réalisation de l'invention, le film solaire 1 est prévu pour venir s'enrouler autour d'un axe d'enroulement 3 lorsque aucune opération de chargement d'une batterie n'est en 5 cours. Cet assemblage particulier, autorisé grâce aux propriétés de souplesse du film solaire, permet de réduire fortement l'encombrement du dispositif. Par exemple, l'axe pourra mesurer 10 centimètres de longueur pour un diamètre de 10 à 15 millimètres. Le dispositif est doté de moyens de connexion électrique vers la batterie à recharger. Ces moyens de connexion peuvent être constitués d'un câble de connexion 4 relié par une de ses extrémités au dispositif de l'invention et muni à son autre extrémité 15 libre d'une prise de raccordement 5 comprenant une connectique adaptée en fonction de l'appareil auquel elle est branchée. Selon un autre mode de réalisation, les moyens de connexion électrique vers la batterie sont constitués 20 des extrémités respectives 6 de l'axe 3, lesquelles sont alors formées en matériau conducteur, de façon à pouvoir disposer de courant au niveau de ces extrémités. Le film solaire 1 comprend à son extrémité libre 25 un moyen de préhension 7 facilitant sa manipulation lors de son déroulement ou son enroulement autour de l'axe 3. Le moyen de préhension 7 peut être une languette fixée à l'extrémité du film solaire 1 ou bien encore une baguette s'étendant sur toute la largeur de 30 l'extrémité libre du film solaire comme représenté à la figure 3. Lors de la charge d'une batterie, le film solaire est déroulé, visant ainsi à exposer de façon optimale toute sa surface à la luminosité ambiante. Le dispositif de l'invention correspond alors à une simple 5 banderole. Lorsque l'opération de charge est terminée, le film solaire est enroulé autour de l'axe, permettant ainsi d'obtenir un encombrement minimal pour le dispositif de charge. Selon une variante de ce premier mode de 10 réalisation, le film solaire est enroulé automatiquement autour de l'axe par l'intermédiaire d'un système de type store à enrouleur. Cette variante est représentée à la figure 2. Le dispositif comprend alors un support d'axe 3A et un système enrouleur 3B 15 introduisant un couple entre le support d'axe 3A et l'axe 3 permettant d'enrouler automatiquement le film solaire 1 autour de l'axe 3. Le système enrouleur 3B peut par exemple être constitué d'un ressort ou de tout autre moyen équivalent. Selon cette variante, un moyen de blocage, non représenté, est prévu en plus pour maintenir le film solaire 1 entièrement déroulé pendant l'opération de recharge de la batterie. Le moyen de blocage peut par exemple être du type poussoir, comme utilisé pour le 25 blocage des mètres ruban, ou bien encore du type cliquet, comme utilisé pour les stores à enrouleur. Le dispositif selon l'invention tel qu'il vient d'être décrit en référence aux figures 1 et 2 peut avantageusement être intégré à un appareil électrique 30 incorporant notamment une batterie rechargeable permettant d'assurer l'autonomie de fonctionnement de l'appareil, par exemple un téléphone portable ou analogue. Ainsi, la figure 3 montre un téléphone portable classique 8 comprenant un dispositif selon la présente invention. Le téléphone portable 8 comprend essentiellement une antenne de réception 9, un écran 10 et un pavé de touches 11. Le téléphone 8 comprend également une coque 14 intégrant un circuit imprimé 12 pour accueillir 10 l'ensemble des circuits électroniques du téléphone et une batterie rechargeable 13 pour assurer l'autonomie de fonctionnement du téléphone. Le dispositif selon l'invention pour la recharge de la batterie 13 est donc avantageusement intégré au 15 téléphone portable 8. L'axe 3 est alors incorporé au sein de la coque 14 du téléphone 8. Dans ce cas, le dispositif selon l'invention est pris dans sa variante o l'axe 3 coopère avec un système enrouleur pour enrouler automatiquement le film solaire 1 et le 20 support d'axe 3B est lié à la coque 14 du téléphone portable 8. Selon ce mode de réalisation, la coque 14 comprend sur son côté une fente 15 de même dimension que le film solaire 1, comme montré à la figure 4, permettant le 25 passage du film solaire 1 lorsque ce dernier doit être déroulé ou enroulé autour de l'axe 3. Le moyen de préhension 7 disposé à l'extrémité libre du film solaire 1 fait alors office de butée du côté extérieur de la fente 15 lorsque ledit film est enroulé autour de 30 son axe 3. Le moyen de préhension est alors avantageusement constitué d'une baguette dont le diamètre est supérieur à l'épaisseur de la fente 15 et qui s'étend sur toute la largeur du film solaire 1. Ainsi, lorsque le film est enroulé autour de l'axe, la baguette fait saillie au-dessus de la surface 5 extérieure de la coque et permet de manipuler aisément le film pour le dérouler lorsqu'il est nécessaire de recharger la batterie. Tout autre type d'appareil incorporant une batterie rechargeable pour assurer son autonomie de 10 fonctionnement et ayant une consommation électrique proche (ou inférieure) à celle d'un téléphone portable classique peuvent avantageusement comprendre le dispositif de recharge de batterie selon la présente invention. Pour disposer d'une surface suffisante permettant la recharge partielle ou totale de la batterie d'un téléphone portable dans un délai raisonnable, même lorsque la luminosité ambiante est légèrement insuffisante, il est nécessaire de prévoir une surface 20 de film solaire 1 égale à au moins 400cm2. Ainsi, à titre d'exemple, pour un axe d'enroulement 3 de longueur égale à 10 cm, la longueur du film solaire 1 pourra être d'au moins 40 cm. Un avantage de la présente invention est qu'il est 25 possible d'augmenter de façon conséquente la surface de film solaire tout en gardant un encombrement minimal. Pour ce faire, suivant l'application, on peut aisément augmenter la longueur du film solaire, et les propriétés de souplesse du film utilisées avantageusement dans la présente invention permettront de l'enrouler sur lui même ou autour d'un axe prévu à cet effet, de façon qu'on dispose d'une surface utile supérieure avec un encombrement néanmoins sensiblement identique. Un autre mode de réalisation du dispositif 5 d'alimentation à cellules solaires selon l'invention est maintenant décrit en référence à la figure 5. Cet autre mode de réalisation procure les mêmes avantages que le premier mode de réalisation décrit en référence aux figures 1 et 2 puisqu'il permet de disposer d'un 10 dispositif de recharge de batterie qui présente un encombrement minimal tout en fournissant pour autant une énergie électrique suffisante à la charge de la batterie. Ainsi, selon cet autre mode de réalisation, le 15 film solaire 1 composé d'un substrat souple sur lequel est déposée une pluralité de cellules solaires photovoltaques peut être plié pour être rangé avec un encombrement minimal lorsqu'il n'est pas utilisé pour la recharge de la batterie, ou bien déplié pour 20 présenter sa surface utile maximale lorsqu'il est utilisé pour la recharge de la batterie. Le dispositif est également doté de moyens de connexion électrique vers la batterie à recharger. Ces moyens de connexion sont par exemple constitués d'un 25 câble de connexion 4 relié par une de ses extrémités au dispositif de l'invention et muni à son autre extrémité libre d'une prise de raccordement 5 comprenant une connectique adaptée en fonction de auquel elle est branchée. Selon l'exemple décrit à la figure 5, le film solaire 1 est divisé en une pluralité de modules 16 et les différents modules 16 sont connectés les uns aux autres par des supports conducteurs 17 pouvant être pliés ou dépliés. Le format choisi pour les modules 16 est 5 avantageusement celui d'une carte de crédit classique. L'ensemble se présente alors sous la forme d'un dépliant de type zig-zag comme représenté à la figure 5. Par exemple, un tel dépliant formé d'au moins 10 modules dont le format est de type carte de crédit 10 permet, une fois déplié, de disposer d'une surface utile d'au moins 450cm2, qui est une surface suffisante pour la recharge de la batterie d'un téléphone portable ou analogue. D'autres types de pliage peuvent bien évidemment être envisagés sans pour autant sortir du 15 cadre de la présente invention. Le format retenu permet avantageusement un stockage facile de l'ensemble une fois plié, soit dans un porte-carte, soit dans une poche. REVENDICATIONS 1. Dispositif d'alimentation pour la recharge de batterie, caractérisé en ce qu'il comprend un film solaire (1) composé d'un substrat souple sur lequel est déposée une pluralité de cellules solaires 5 photovoltaques (2) utilisées comme source d'énergie électrique et des moyens de connexion électrique (4, 5, 6) vers la batterie. 2. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que le film solaire (1) peut être 10 plié ou déplié. 3. Dispositif selon la revendication i ou 2, caractérisé en ce que le film solaire (1) est divisé en une pluralité de modules (16) dont le format est de type carte de crédit, les modules étant connectés les 15 uns aux autres par l'intermédiaire de supports conducteurs (17) pouvant être pliés ou dépliés. 4. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'il comprend un axe (3) d'enroulement du film solaire permettant audit film 20 d'être déroulé lors de la recharge de la batterie et d'être enroulé autour de l'axe à la fin de l'opération de recharge. 5. Dispositif selon la revendication 4, caractérisé en ce qu'il comprend un support d'axe (3A) 25 et un système enrouleur (3B) introduisant un couple entre ledit support d'axe (3A) et l'axe (3) pour enrouler automatiquement le film solaire autour dudit axe. 6. Dispositif selon la revendication 5, caractérisé en ce qu'il comprend un moyen de blocage de 5 type poussoir ou cliquet permettant de maintenir le film solaire (1) entièrement déroulé pendant l'opération de recharge de la batterie. 7. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 à 6, caractérisé en ce que les moyens 10 de connexion vers la batterie comprennent un câble de connexion (4) muni à une de ses extrémités d'une prise de raccordement (5). 8. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 4 à 6, caractérisé en ce que les moyens 15 de connexion vers la batterie sont constitués par les extrémités (6) respectives de l'axe, lesdites extrémités étant conductrices. 9. Dispositif selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que les 20 cellules solaires sont constituées à base de silicium amorphe. 10. Dispositif selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que le substrat est en acier inoxydable. 11. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 à 9, caractérisé en ce que le substrat est en plastique. 12. Dispositif selon la revendication 11, caractérisé en ce que le substrat est en PET (Poly 30 Ethylène Teraphtalate). 13. Dispositif selon la revendication 11, caractérisé en ce que le substrat est en polyimide. 14. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 4 à 13, caractérisé en ce que le film 5 solaire (1) comprend à son extrémité libre un moyen de préhension (7). 15. Appareil électrique tel qu'un téléphone portable (8) ou analogue, incorporant une batterie rechargeable (13) assurant une autonomie de fonctionnement audit appareil, caractérisé en ce qu'il comprend un dispositif selon l'une quelconque des revendications 4 à 14. 16. Appareil selon la revendication 15 et au moins la revendication 5, comprenant une coque (14), 15 caractérisé en ce que le support de l'axe (3A) est lié à ladite coque. 17. Appareil selon la revendication 16, caractérisé en ce que la coque (14) comprend sur son côté une fente (15) permettant le passage du film 20 solaire (1), l'extrémité libre dudit film solaire comprenant un moyen de préhension (7) faisant office de butée du côté extérieur de ladite fente lorsque ledit film est enroulé autour de son axe. 18. Appareil selon la revendication 17, 25 caractérisé en ce que le moyen de préhension comprend une baguette s'étendant le long de l'extrémité libre du film solaire, le diamètre de ladite baguette étant supérieur à l'épaisseur de la fente.