Brevet FR2959871A1 — publié le 20111111

DISPOSITIF DE MONTAGE DE CELLULES PHOTOVOLTAÏQUES SUR UN SUPPORT DE CONNECTIQUE DOMAINE TECHNIQUE L'invention se rattache au domaine de l'interconnexion électrique et du refroidissement de cellules solaires, également dénommées cellules photovoltaïques de tout type. 10 Plus précisément, l'invention concerne un moyen d'assembler les cellules solaires sur des éléments conducteurs pouvant assurer la transmission du courant généré par la cellule et en outre, avantageusement, l'évacuation de la chaleur générée par cette cellule en suite de son échauffement lié à son éclairage au rayonnement solaire. Ces éléments conducteurs peuvent également assurer d'autres fonctions, par 15 exemple servir de réflecteurs pour concentrer la lumière solaire sur la cellule afin d'augmenter le courant produit. TECHNIQUES ANTERIEURES 20 De façon générale, les cellules solaires individuelles sont assemblées en modules au sein desquels elles sont interconnectées en série et / ou en parallèle, par soudure de fils conducteurs sur des zones métallisées prévues à cet effet sur les cellules. Cette soudure se fait en de multiples étapes (soudure face arrière, retournement cellule, soudure face avant, nettoyage) rendant l'opération complexe, 25 génératrice de casse de cellules et de défaut de qualité, et en outre, fortement consommatrice de temps. De plus, ces connexions ne participent pas, ou très peu, au refroidissement de la cellule, qui chauffe sous l'effet du rayonnement solaire, et voit de ce fait son rendement diminuer. Enfin, ces connexions n'ont aucune autre fonction. 30 Dans le cas des systèmes photovoltaïques à concentration, tels que par exemple décrits dans le document W02007/096158, la concentration de la lumière solaire est réalisée à l'aide d'un élément additionnel, dévolu à cet effet.5 L'objectif de l'invention est de fournir une solution qui permette d'assurer le montage simple de la cellule sur deux ou plusieurs éléments conducteurs pouvant assurer son interconnexion électrique, son refroidissement, voire les deux à la fois. D'autres fonctions peuvent être également confiées à ces conducteurs, comme la concentration de la lumière solaire sur la cellule. L'invention s'applique à tout type de cellule solaire se présentant sous forme plane, comme les cellules au silicium mono ou polycristallin, les cellules à couche mince sur substrat métallique ou non, rigide ou souple. Une fois assemblée sur les éléments conducteurs, la cellule solaire fait partie d'un ensemble indéformable, facile à manipuler et à interconnecter. Elle est connectée électriquement et thermiquement à ces conducteurs, l'un au moins des conducteurs assurant le pôle positif de la cellule, et l'autre étant le pôle négatif Les conducteurs de plusieurs ensembles de cellules peuvent être assemblés entre eux par vissage, rivetage, ou tout autre procédé, et les connexions série ou parallèle des cellules sont assurées sans adjonction d'autres éléments. EXPOSE DE L'INVENTION L'invention concerne donc un dispositif de montage de cellule solaire sur un support de connectique, comprenant : - un premier élément conducteur plan venant au contact de la face arrière de la cellule photovoltaïque ; - des organes de maintien par pression de ladite cellule contre ledit premier élément conducteur plan, et prenant appui sur les zones de contact électrique dont est munie la face avant de ladite cellule ; - un second élément conducteur, isolé électriquement dudit premier élément conducteur au moyen d'un isolant, et de polarité opposé audit premier élément conducteur ; - des moyens de fixation des organes de maintien en pression de la cellule, aptes à assurer en outre le contact électrique entre les zones de contact électrique de la face avant de la cellule avec ledit second élément conducteur. Ainsi donc, le support de l'invention permet d'assurer le maintien de la cellule photovoltaïque, tout en conférant à cette dernière la liberté de se dilater latéralement. Selon l'invention, les organes de maintien en pression de la cellule peuvent être 10 constitués de languettes conductrices, dont l'une des extrémités prend appui sur l'une des zones de contact électrique de la face avant de la cellule, et dont l'autre extrémité prend appui sur un bloc isolant, rapporté par vissage, clipsage ou collage sur le premier élément conducteur, la pression étant assurée au moyen d'une vis ou équivalent, traversant le support et en contact électrique avec le second élément 15 conducteur. Ces languettes métalliques peuvent par exemple être réalisées en bronze phosphoreux ou en cuivre au béryllium. Elles assurent à la fois le maintien de la cellule par pression, la connexion électrique et thermique de la face inférieure ou 20 arrière de la cellule au premier 'élément conducteur avec lequel elle est en contact. La cellule comporte, sur les zones où les languettes appuient, une métallisation, dénommée zone de contact électrique, permettant le passage du courant électrique généré par la cellule vers les languettes. 25 Selon une alternative, les organes de maintien en pression de la cellule peuvent être constitués de pinces, traversant le support au niveau d'orifices traversants ménagés à cet effet, et prenant respectivement appui sur les zones de contact électrique de la face avant de la cellule et sur le second élément conducteur sans 30 entrer en contact électrique avec le premier élément conducteur (3).5 Selon l'invention, le support peut comporter plusieurs premiers éléments conducteurs empilés et au contact les uns avec les autres, dont partie au moins présente une extension apte à constituer radiateur pour l'évacuation de la chaleur et/ou concentrateur du rayonnement solaire au niveau desdites cellules. Dans cette dernière hypothèse, l'extension adopte une forme sensiblement parabolique, tel que par exemple décrit dans le document US 5 344 496. En outre, lesdits premier et second éléments conducteurs peuvent assurer alternativement le rôle de concentrateur du rayonnement solaire. Selon une forme de réalisation de l'invention, lesdits premier et second éléments conducteurs sont munis d'extensions latérales aptes à assurer l'interconnexion électrique en série entre cellules contigües. Ces extensions latérales sont connectées électriquement entre elles au moyen de vis ou de rivet. Des languettes permettent en outre leur connexion entre elles par cosses type faston (cosse male rigide et cosse femelle déformable), des écrous ou goujons soudés permettant d'y visser une cosse. Entre la face inférieure ou arrière de la cellule et le premier élément conducteur avec lequel cette face est en contact, on peut faire usage de tout moyen facilitant le transfert de chaleur et ne s'opposant pas au passage du courant électrique. Ce moyen est par exemple constitué de graisse thermo conductrice ou d'une feuille de carbone aggloméré. BREVE DESCRIPTION DES FIGURES La manière dont l'invention peut être réalisée, et les avantages qui en découlent, ressortiront mieux des exemples de réalisation qui suivent, donnés à titre indicatif et non limitatif à l'appui des figures annexées. 30 La figure 1 est une représentation schématique en coupe transversale du dispositif de l'invention.25 La figure 2 est une variante de la figure, illustrant plusieurs premiers éléments conducteurs empilés. La figure 3 illustre schématiquement l'interconnexion entre supports contigus. La figure 4 est une représentation schématique en section transversale d'une variante 5 de la figure 1. La figure 5 est une représentation schématique en section transversale d'une autre forme de réalisation de l'invention, dont la figure 6 est une vue en perspective. La figure 7 est une représentation schématique en section transversale d'une troisième forme de réalisation de l'invention. 10 La figure 8 est une représentation schématique d'encore une autre forme de réalisation de l'invention, illustrant la fonction de radiateur de l'un des éléments conducteurs. MODES DE REALISATION DE L'INVENTION On a donc représenté en relation avec la figure 1 un premier mode de réalisation de l'invention. Selon celle-ci, la cellule photovoltaïque plane 1 (et ses zones de contact 20 métallisées 2) est plaquée contre un premier élément conducteur plan de l'électricité 3. Cet élément conducteur 3 peut être formé par une simple tôle d'aluminium ou de cuivre. Il est relié électriquement et thermiquement à la face arrière de la cellule 1. On peut intercaler entre la cellule 1 et le premier élément conducteur 3, un moyen apte à favoriser l'échange thermique, comme par exemple de la graisse conductrice. 25 La cellule 1 est plaquée contre l'élément conducteur au moyen de languettes métalliques, et en tout cas conductrices de l'électricité 6. Ces languettes reposent d'un côté sur un bloc isolant 8, rapporté sur ledit premier élément conducteur 3, et de l'autre sur la cellule, et plus précisément sur les zones de contact 2. Ces languettes 30 sont mises en contrainte par des vis 7, et de ce fait appuient sur la cellule. Les vis 7 traversent le conducteur 3 sans être en contact électrique avec ce dernier, et viennent se visser dans un second élément conducteur plan 4, isolé de l'élément conducteur 3 15 par un isolant 5, ce dernier assurant également par le biais d'une saillie l'isolation des vis 7 par rapport à l'élément conducteur 3. Ce faisant, l'élément conducteur 4, de polarité opposée à celle de l'élément conducteur 3, se trouve connecté électriquement avec la face avant de la cellule 1 par le biais des languettes 6 et des vis 7. En outre, on peut observer que la cellule est solidarisée au support par simple pression, et qu'elle dispose de la faculté de se dilater, notamment latéralement. Selon une variante de cette forme de réalisation, illustrée sur la figure 2, il peut 10 être envisagé de mettre en place plus de deux éléments conducteurs pour faciliter le refroidissement de la cellule. Dans cette variante, deux éléments conducteurs supplémentaires intermédiaires 9 et 10 sont intercalés pour former des ailettes aidant à évacuer la chaleur générée 15 dans la cellule. L'élément conducteur 3 est toujours relié à la face arrière de la cellule, de même que les éléments conducteurs additionnels 9 et 10, le conducteur 4 demeurant quant à lui relié à la face avant de ladite cellule. On a représenté en relation avec la figure 3 la possibilité de connexion en série 20 de plusieurs cellules assemblées. Par soucis de clarté, il n'a pas été représenté sur cette figure les languettes 6 et leurs systèmes de fixation. Les éléments conducteurs 3 et 4 présentent des extensions latérales ou oreilles 12 permettant de réaliser la mise en série de cellules au moyen d'une simple vis 11 Selon une autre variante de cette première forme de réalisation de l'invention, plus particulièrement décrite en relation avec la figure 4, les éléments conducteurs 3 et 4 sont susceptibles d'assurer la fonction de réflecteurs pour concentrer le rayonnement solaire au niveau de la cellule. 25 30 Dans cette variante, l'élément conducteur 3 est constitué d'une tôle en aluminium réfléchissante, qui est mise en forme pour concentrer la lumière solaire sur la cellule 1. L'élément conducteur 4 est identique à l'élément 3 et forme le réflecteur de la cellule suivante. Le courant généré par les cellules passe au travers des tôles réfléchissantes et est recueilli au moyen de connexion filaire vissée (non représentée). Selon une seconde forme de réalisation de l'invention, illustrée par exemple au sein de la figure 5, les cellules sont solidarisées au support au moyen de clips ressorts passant au travers de crevés ou orifices traversants ménagés dans les éléments conducteurs 3 et 4 et l'isolant 5. La cellule 1 est plaquée sur le conducteur 3 par des clips en cuivre ressort 13, qui réalisent en même temps le contact électrique entre les zones de contact 2 ménagées sur la face avant de la cellule et le second élément conducteur 4. Les clips 13 sont répartis régulièrement dans la longueur de la cellule: Selon une troisième forme de réalisation de l'invention, telle qu'illustrée sur la figure 7, les cellules sont maintenues sur le support par des languettes ressorts 13 venant se clipser sur des doigts de tôle issus de l'élément conducteur 4. Les doigts 14 de l'élément conducteur 4 sont réalisés par crevé et pliage. Ils passent au travers de l'élément conducteur 3 dans des crevés ménagés à cet effet. Le clip 13 s'agrippe sur ce doigt et, poussé jusqu'à la butée constituée par le bloc isolant 8, assure le maintien des éléments conducteurs 3 et 4 ensemble, l'appui de la cellule 1 sur la l'élément conducteur 3, et la connexion électrique de la face avant de la cellule à l'élément conducteur 4. On a représenté en relation avec la figure 8 une variante de ces différentes formes de réalisation. Selon celle-ci, le dispositif de l'invention est rapporté, par exemple par clipage, sur un profilé comportant une surface réflectrice du rayonnement solaire, de forme sensiblement parabolique. L'un des éléments conducteurs, et en l'espèce celui qui est en contact avec le dos de la cellule (borne +) se prolonge en direction du bas, et présente des branches (sur la gauche de la figure) ou des ondulations (sur la droite de la figure), aptes à constituer des zones de diffusion de la chaleur, et faisant donc fonction de radiateur.5 REVENDICATIONS1. Dispositif de montage de cellule photovoltaïque (1) sur un support de connectique, comprenant : - un premier élément conducteur plan (3) venant au contact de la face arrière de la cellule photovoltaïque (1) ; - des organes de maintien (6, 13) par pression de ladite cellule contre ledit premier élément conducteur plan (3), et prenant appui sur les zones de contact électrique (2) dont est munie la face avant de ladite cellule ; - un second élément conducteur (4), isolé électriquement dudit premier élément conducteur (3) au moyen d'un isolant (5), et de polarité opposé audit premier élément conducteur ; - des moyens de fixation (7) des organes de maintien en pression de la cellule, aptes à assurer en outre le contact électrique entre les zones de contact électrique (2) de la face avant de la cellule (1) avec ledit second élément conducteur (4). 2. Dispositif de montage de cellule photovoltaïque (1) sur un support de connectique selon la revendication 1, caractérisé en ce que les organes de maintien en pression (6) de la cellule sont constitués de languettes conductrices (6), dont l'une des extrémités prend appui sur l'une des zones de contact électrique (2) de la face avant de la cellule (1), et dont l'autre extrémité prend appui sur un bloc isolant (8), rapporté, notamment par vissage, clispage ou collage sur le premier élément conducteur (3), la pression étant assurée au moyen d'une vis ou équivalent (7), traversant le support et en contact électrique avec le second élément conducteur (4). 3. Dispositif de montage de cellule photovoltaïque (1) sur un support de connectique selon la revendication 2, caractérisé en ce que les languettes conductrices sont métalliques et réalisées en bronze phosphoreux ou en cuivre au béryllium. 4. Dispositif de montage de cellule photovoltaïque (1) sur un support de connectique selon la revendication 1, caractérisé en ce que les organes de maintien en pression de la cellule sont constitués de pinces (13), traversant le support au niveau d'orifices traversants ménagés à cet effet, et prenant respectivement appui sur les zones de contact électrique (2) de la face avant de la cellule et sur le second élément conducteur (4), sans entrer en contact électrique avec le premier élément conducteur (3). 5. Dispositif de montage de cellule photovoltaïque (1) sur un support de connectique selon la revendication 1, caractérisé en ce que les organes de maintien en pression de la cellule sont constitués par des languettes ressorts 13 venant se clipser sur des doigts de issus de l'élément conducteur 4. 6. Dispositif de montage de cellule photovoltaïque (1) sur un support de connectique selon l'une des revendications 1 à 5, caractérisé en ce que le support comporte plusieurs premiers éléments conducteurs (3, 9, 10) empilés et au contact les uns avec les autres. 7. Dispositif de montage de cellule photovoltaïque (1) sur un support de connectique selon la revendication 6, caractérisé en ce que partie au moins des éléments conducteurs présente une extension apte à constituer radiateur pour l'évacuation de la chaleur et/ou concentrateur du rayonnement solaire au niveau desdites cellules, l'extension adoptant dans ce dernier cas une forme sensiblement parabolique. 8. Dispositif de montage de cellule photovoltaïque (1) sur un support de connectique selon l'une des revendications 1 à 5, caractérisé en ce que lesdits premier et second éléments conducteurs assure alternativement le rôle de concentrateur du rayonnement solaire, lesdits éléments conducteurs présentant une extension adoptant une forme sensiblement parabolique. 9. Dispositif de montage de cellule photovoltaïque (1) sur un support de connectique selon l'une des revendications 1 à 8, caractérisé en ce que lesdits premier et second éléments conducteurs (3, 4) sont munis d'extensions latérales (12) aptes à assurer l'interconnexion électrique en série entre cellules contigües, coopérant entre elles au moyen de vis ou rivet ou équivalent. 10. Dispositif de montage de cellule photovoltaïque (1) sur un support de connectique selon l'une des revendications 1 à 9, caractérisé en ce qu'est interposé entre la face inférieure ou arrière de la cellule (1) et le premier élément conducteur (3) avec lequel cette face est en contact, un moyen facilitant le transfert de chaleur et ne s'opposant pas au passage du courant électrique, et notamment une couche de graisse thermo conductrice ou une feuille de carbone aggloméré.