Brevet FR2942076A1 — publié le 20100813

Double Vitrage à haut rendement photovoltaïque. La présente invention concerne des baies à double 5 vitrage incorporant des générateurs photovoltaïques constitués par des modules juxtaposables comprenant chacun au moins une cellule photovoltaïque. Etat de la technique 10 On connaît dans l'état de la technique la demande de brevet US2008289621A décrivant une structure comprenant un capteur solaire allongé orientable formant un élément modulaire pour la construction d'un immeuble. 15 On connaît également la demande américaine US2008236654A décrivant un immeuble présentant des fenêtres extérieures revêtues d'un film photovoltaïque. Le brevet international W006040514A décrit un système de baie comprenant des stores vénitiens dont les 20 lames sont revêtues par des capteurs photovoltaïques. Le brevet international W005067060A décrit une autre solution de fenêtre comprenant des cellules photovoltaïques. 25 Inconvénients des solutions connues Ces différentes solutions sont relativement coûteuses et nécessitent des adaptations à la structure du 30 bâtiment. L'invention vise à remédier à ces inconvénients en proposant une baie à double vitrage comprenant des modules photovoltaïques disposés sur une partie au moins de la feuillure intérieure perpendiculaire aux vitrages. Chaque module présente des parois transparentes et au moins une paroi réfléchissante. Le module comprend des matériaux optiquement actifs désignés dans le présent brevet par � cascades lumineuses �. Solution apportée par l'invention Dans une structure de type double vitrage de structure classique constitué d'une vitre avantou extérieure, 10 d'une vitre arrière ou intérieure reliées ensemble par un profilé ménageant entre les deux vitres une feuillure on se propose, de remplacer ou d'aménager chaque élément de telle sorte que le nouvel ensemble ainsi réalisé acquiert, grâce à chacun de ses nouveaux composants, les fonctions de : 15 Conversion photovoltaïque par les cellules Silicium amorphe, mono ou multicristallines des modules disposés en fond de feuillure ou en face arrière dans le cas des modules semi transparents de type � aSi thru � de la société SCHOTT 20 Collecteur de lumière par effet de diffusion et de guide d'onde, ^ Transformateur du spectre solaire incident par effet de � cascade Lumineuse � réémettant dans la plage de plus grande sensibilité des photopiles Si amorphe, mono ou 25 multicristallin ^ Piégeage des photons utiles par réflexions internes multiples dans la bande de plus grande sensibilité spectrale des photopiles utilisées ^ Réflexion totale par réflecteur blanc 30 polychromatique. L'élément ainsi constitué garde ses fonctions de double vitrage classique auxquelles on ajoute la fonction de générateur photovoltaïque de haut rendement.5 En effet la structure du double vitrage constitue une architecture originale et fonctionnelle de générateur photovoltaïque dont la fonction des différents éléments optoélectroniques décrits dans les figures annexées. Ces éléments optoélectroniques été réalisé de telle sorte qu'ils se répondent électromagnétiquement et se complètent spectralement les uns les autres dans le but de générer un courant photoélectrique élevé, de facteur 2, par rapport à un dispositif équivalent dont les composants n'auraient pas été traités optoélectroniquement par cascades lumineuses, dichroïsme, réflecteur multichrome et cellules à réponse spectrale optimisée pour l'ensemble de ce système optophotovoltaïque tridimensionnel. EXEMPLES D'APPLICATIONS L'invention vise à réaliser des double Vitrages photovoltaïques Si amoprphe, des baie optophotovoltaïque tridimensionnel type � Générateur Silicium amorphe � Le double-vitrage représenté en figure 7 et 8 présente une face avant (ext) formée par un verre dichroïque avec coupure T%/R% à 800nm avec un verre de type top Energy NT (figl). La face arrière (int.) est un verre transparent revêtu d'une matrice contenant des pigments formant une cascade lumineuse à déplacement de bande in 550-750nm Dans la feuillure on dispose des modules photovoltaïques en silicium amorphe dont la réponse spectrale maximale est en 550-750nm. Les cellules photovoltaïques sont revêtues d'un revêtement formant cascades lumineuses. Selon une alternative, la baie optophotovoltaïque tridimensionnel comprend des générateurs Si amorphe semi transparent. Dans ce cas, la face avant(ext) est de type dichroïque avec coupure à 800nm. La face arrière du double vitrage est remplacée par un module photovoltaïque type aSi thru de la société SCHOTT permettant de laisser passer la lumière Le module photovoltaïque aSI thru est revêtu d'une cascades lumineuses reémettant dans la bande 550-750nm comme en 12, plage de sensibilité optimale du photovoltaïque amorphe aSi Thru. Dans la feuillure du double vitrage on dispose en outre d'autre modules avec cellules aSi revêtues d'une cascades lumineuses 550-750nm pour également améliorer le rendement de photocourant. Une autre réalisation concerne une baie optophotovoltaïque tridimensionnel à � générateur Si mono ou multicristallin � Le verre avant(ext) est dichroïque avec coupure T%/R% à 1100nm Le Verre arrière (int) est transparent revêtu d'une cascade lumineuse réémettant dans la bande 800-1000nm Les modules photovoltaïques Si mono ou multicristallin sont placés dans la feuillure et sont revêtus également d'un ensemble de cascades lumineuses de type réémission spectrale 800-1000nm plage de plus grande sensibilité des cellules Si mono ou multicristallin. Ces éléments, générateur photovoltaïque s'intègrent parfaitement aux bâtiments péri-urbains ou ide grande hauteur à l'architecture desquels ils sont destinés; Par ailleurs ces générateurs modulaires peuvent s'interconnecter entre eux pour obtenir la Puissance PW et le voltage V désirés. Dans de tels générateurs opto-photovoltaïques, les différents éléments optoélectronique sont complémentaires et optimisés et autorisent des gains photoélectriques de facteur 2 par rapport aux générateurs classiques, à surface de Si égale et toute chose égale par ailleurs. Les essais de laboratoire réalisés ont démontré l'efficacité des systèmes optophotovoltaïque 2D et les gains 5 électriques attendus. Une variante géométrique pourrait être introduite dans le système sous la forme d'une modification de la dimension de la feuillure interne au double vitrage pour y intégrer des modules photovoltaïque plus larges, 10 correspondant à certaines dimensions plus commerciales et permettant alors une Pw électrique délivrée supérieure. Un double vitrage classique type 6xl6x4mm avec feuillure de 16 pourrait passer à 6x160x4 avec module photovoltaïque intégrés dans la feuillure de 160mm de large produisant alors 15 un courant délivré de facteur 10 par rapport au double vitrage photovoltaïque initial. REVENDICATIONS1 - Double-vitrage formé par un cadre comprenant une feuillure réunissant au moins deux feuilles transparentes sensiblement parallèles et comprenant des cellules photovoltaïques caractérisé en ce que lesdites cellules photovoltaïque sont situées dans la feuillure et en ce que le double-vitrage comprend un revêtement d'un matériau formant une cascade lumineuse. 2 - Double vitrage photovoltaïque selon la revendication 1 caractérisé en ce que la face extérieure présente un revêtement dichroïque. 3 - Double vitrage photovoltaïque selon la revendication 1 caractérisé en ce que les feuilles transparentes sont traitées pour réfléchir au moins partiellement les longueurs d'onde dans l'une au moins des bandes comprises entre 750 et 950 nm, 600 à 750 nm, ou 800 à 950 nm. 4 - Double vitrage photovoltaïque selon la revendication 1 caractérisé en ce que les feuilles transparentes sont traitées pour produire des réflexions internes multiples. 5 - Double vitrage photovoltaïque selon la revendication 1 caractérisé en ce que les cellules ou modules photovoltaïque sont revêtus d'une cascades lumineuses et sontt placés dans la feuillure.30