Brevet FR2888046A1 — publié le 20070105

DESCRIPTION Il s'agit d'un ensemble d'équipements constituant la structure enroulable destinée aux stores et velums. Cet ensemble d'équipements forme une double toile souple ou flexible destinée à garder le rôle de protection solaire et simultanément de produire de l'électricité sous l'effet du rayonnement solaire. La réalisation de cet ensemble a pour objectif de réduire la surface des cellules (1) photovoltaïques et également d'alléger la structure destinée à être tendue sur un support pour store et velum. Cet ensemble a également pour objectif de réaliser une structure photogénératrice capable de répondre aux différents rayonnements io solaires. ^ au rayonnement diffus lorsqu'une couverture nuageuse réduit la luminosité ^ au rayonnement direct des périodes estivales sans nuages. Pour répondre à ces multiples contraintes il est possible de réunir deux toiles superposées. - La première toile supérieure est équipée de lignes ou de rubans de cellules photovoltaïques, celles-ci sont séparées les unes des autres par un film (3) transparent ou par film dont le moulage et le rainurage particuliers réalisent une lentille (4) de Fresnel linéaire ou concentrique souple. La toile est ainsi constituée par une succession de rangées ordonnées dont la première est une ligne de cellules et la seconde un film transparent souple avec ou sans lentille et ainsi de suite. Cette toile présente une flexibilité adaptée à la structure intrinsèque des cellules photovoltaïques. En effet certaines cellules de 0.3 à 0.5 mm d'épaisseur sont rigides, il s'agit alors de semiconducteurs (silicium, sélénium, gallium, indium, germanium...) mono-couche ou multi- couches montées sur un substrat transparent rigide tel que le verre. D'autres cellules dont les semiconducteurs ont une épaisseur de quelques microns ont pour support un film polymère transparent et souple (polyimide, PET, PEN), elles présentent ainsi les caractéristiques 3o physiques d'un ruban de plastique. i0 Enfin d'autres cellules ont une épaisseur intermédiaire de quelques dizaines de microns, elles sont encapsulées sur un support polymère transparent et flexible. La toile équipée de cellules rigides ou flexibles présente une souplesse suffisante pour que les cellules se placent sur les faces planes d'un tube polygonal lors de l'enroulement tandis que les films intermédiaires souples avec ou sans de lentille de Fresnel s'enroulent sur les faces convexes du même tube. La toile équipée de cellules souples en ruban séparées par un film transparent souple avec ou sans de lentille de Fresnel s'enroule sans difficulté particulière sur un tube cylindrique. - La seconde toile placée sous la première toile telle que décrite précédemment présente sur sa face inférieure le même aspect que les toiles traditionnelles des stores, elle est identique (acrylique, coton... ) en revanche la face supérieure est totalement recouverte par un réflecteur (2) souple contrecollé. Ce réflecteur est un film plastique (PET) métallisé (Ag ou Al) destiné à renvoyer le rayonnement solaire sur la face inférieure de la cellule photovoltaïque de la toile supérieure. A travers le film plastique transparent de la toile supérieure le réflecteur reçoit une large part des rayonnements solaires diffus et directs, ceux-ci sont répartis sur la face inférieure des cellules photovoltaïques par le réflecteur. Lorsque le film transparent est remplacé par une lentille de Fresnel le rayonnement solaire direct est concentré sur une ligne ou sur un point. Il est donc possible soit de diriger avec précision ce rayonnement sur la face inférieure des cellules bifaciales soit de placer des cellules photovoltaïques de taille extrêmement réduite sur la ligne focal ou sur le point focal. Dans le premier cas le degré d'inclinaison du réflecteur par rapport au rayonnement suffit à lui seul pour obtenir la meilleure restitution du rayonnement, dans le second cas des cellules photovoltaïques particulières placées sur la ligne focale permettent d'obtenir un très haut rendement. Ces cellules (5) multijonctions rigides sont alors montées sur une dissipateur (6) de chaleur métallique solidaire du réflecteur. 25 Ainsi les réflecteurs des toiles des stores et des velums destinés aux régions très ensoleillées où le rayonnement est principalement direct peuvent être équipées de lignes supplémentaires de cellules photovoltaïques afin d'obtenir le meilleur rendement tandis que les réflecteurs destinés aux régions où la couverture nuageuse réduit la durée d'ensoleillement direct en sont dépourvus. Les lignes de cellules dont les faces inférieures sont exposées au film réflecteur présentent la particularité de recevoir également le rayonnement infrarouge provenant de l'échauffement des cellules soumises au rayonnement concentré par les lentilles de Fresnel. Cet ensemble de deux toiles superposées permet ainsi de répondre aux contraintes de poids, de coût et de rayonnement. Quelque soit l'ensoleillement de la région à laquelle sont destinés les stores et les velums la surface des cellules photovoltaïques est divisé par deux. La surface des cellules de la toile supérieure est identique à la surface du film transparent qui les sépare afin que la face inférieure de la cellule reçoive le maximum de rayonnement par l'intermédiaire du réflecteur. Le coût du réflecteur est très largement inférieur au coût des cellules qu'il remplace (plus de 100 fois) et le poids d'une toile traditionnelle n'est que très faiblement augmenté par le poids du réflecteur dont l'épaisseur est de 25 à 50 microns. Le meilleur gain de poids est obtenu avec les cellules souples (thin-film CIS) sur substrat polymère transparent de 50 microns grâce auquel il est possible d'obtenir 1500 W/kg et 150 g/m2. La possibilité offerte par l'utilisation d'un film intermédiaire constitué de lentilles de Fresnel apporte une facilité d'adaptation régionale à moindre coût compte tenu de l'accroissement du rendement obtenu par l'adjonction de cellules à haut rendement sur la toile inférieure. io Afin de raccorder la toile équipée de lignes de cellules photovoltaïques au régulateur et au réseau électrique local les cellules sont reliées les une aux autres par un circuit électrique encapsulé sur le support des cellules. Ce circuit est ensuite solidaire des parties latérales de la toile réunissant les lignes de cellules et le film intermédiaire puis il rejoint le régulateur et le réseau local en passant dans les bras du store ou les glissières du velum. Les avantages de cet équipement comprenant 2 toiles superposées dont l'une réunit les cellules photovoltaïques bifaciales et les films intermédiaires transparents ou les lentilles de Fresnel linéaires ou concentriques et l'autre le réflecteur et la toile traditionnelle sont multiples: ^ Il divise par 2 la surface des cellules photovoltaïques ^ Il réduit considérablement le poids de l'ensemble ^ Il est adapté pour être équipé de toutes les cellules rigides, flexibles ou souples montées sur un substrat transparent ^ Il accroît le rendement électrique en exploitant parfaitement les rayonnements solaires diffus et directs et le rayonnement infrarouge de l'échauffement ^ Il concentre le rayonnement direct sur des cellules multijonctions à très haut rendement ^ Il permet de garder l'apparence de la toile de store traditionnelle sur la face visible depuis le sol. ^ Il fonctionne de la même manière qu'un store ou un velum. Les 2 toiles s'enroulent simultanément sur 1 ou 2 tubes cylindriques ou polygonaux. Les figures suivantes regroupent les différents montages: Figure 1 Double toiles avec film intermédiaire transparent, vue de coté Figure 2 Toile supérieure avec cellules bifaciales et lentilles de Fresnel intermédiaires, en perspective Figure 3 Double toiles avec lentilles de Fresnel intermédiaires, en perspective Figure 4 Toile inférieure avec cellules sur réflecteur, en perspective Figure 5 Double toiles avec lentilles et cellules, vue de coté. io REVENDICATIONS 1. Double toiles pour store et velum caractérisée en ce que l'ensemble réunit une toile supérieure équipée de cellules photovoltaïques et d'un film transparent et une toile inférieure recouverte d'un réflecteur. 2. Double toiles pour store et velum selon la revendication 1 caractérisé en ce que les cellules (1) de la toile supérieure sont bifaciales et souples ou flexibles ou rigides, disposées en ligne ou en ruban et encapsulées sur un substrat transparent polymère souple ou flexible ou montées sur un substrat transparent rigide en verre. 3. Double toiles pour store et velum selon la revendication 2 caractérisée en ce que les lignes de cellules bifaciales sont séparées par un film (3) plastique transparent ou par un film plastique moulé et rainuré réalisant une lentille (4) de Fresnel linéaire ou concentrique. 4. Double toiles pour store et velum selon la revendication 3 caractérisée en ce que la toile supérieure est disposée au dessus d'une seconde toile recouverte d'un réflecteur afin que le rayonnement solaire recouvre la face inférieure des cellules bifaciales disposées sur la toile supérieure. 5. Double toiles pour store et velum selon la revendication 4 caractérisée en ce que le réflecteur est un film plastique métallisé contrecollé sur une toile traditionnelle de store. 6. Double toiles pour store et velum selon la revendication 5 caractérisée en ce que le réflecteur (2) situé sous les lentilles (4) de Fresnel est équipé sur la ligne ou le point focal de cellules (5) multijonctions adaptées à la concentration du rayonnement solaire et montées sur un dissipateur (6) de chaleur solidaire du réflecteur. 7. Double toiles pour store et velum selon la revendication 2 caractérisée en ce que les cellules photovoltaïques sont reliées à un circuit électrique, que ce circuit est solidaire des parties latérales la toile puis des bras des stores ou des glissières des velums. 8. Double toiles pour store et velum selon la revendication 1 caractérisée en ce que les 2 toiles s'enroulent simultanément sur 1 ou 2 tubes cylindriques ou polygonaux.