Brevet FR2965663A1 — publié le 20120406

-1- Procédé et dispositif photovoltaïques permettant la production d'énergie électrique hors période d'exposition à une source lumineuse La présente invention concerne un procédé et un dispositif photovoltaïques permettant la production d'énergie électrique hors des périodes d'exposition des modules photovoltaïques à la lumière du jour ou autre source lumineuse. En particulier, elle s'applique aux modules ou panneaux photovoltaïques destinés à être installés sur les toitures de bâtiments ou autres surfaces réceptrices. Elle peut s'appliquer à d'autres domaines tels que la to signalisation, l'horlogerie, la sécurité, etc. Les modules ou panneaux photovoltaïques sont actuellement de plus en plus adoptés pour la production d'électricité, en raison des avantages découlant de cette source de production d'énergie (non utilisation de matière fossile, réduction de la facture énergétique, respect de l'environnement...). Toutefois, les 15 modules photovoltaïques existants ne produisent de l'énergie électrique que durant les périodes où ils se trouvent exposés à la lumière du jour ou à une autre source lumineuse. Dans le premier cas, ils ne sont donc efficaces que pendant les périodes diurnes. Il existe des solutions de stockage de l'énergie produite par des modules 20 photovoltaïques comme, par exemple, les accumulateurs au plomb ou les accumulateurs au lithium ion. Cependant, ces accumulateurs sont coûteux et/ou encombrants. Par ailleurs, il est connu d'utiliser des pigments photoluminescents qui permettent d'emmagasiner la lumière du jour ou la lumière produite par une 25 source de lumière artificielle, puis de la restituer dans l'obscurité pendant une période limitée. Ces pigments photoluminescents sont constitués de molécules d'origine organique ou minérale. Ils sont proposés sous forme de poudre, d'encre, de ruban autoadhésif, de pâte, etc. Ils peuvent aussi être appliqués directement en 30 couche mince à la surface d'un substrat approprié. - 2- Ils sont largement utilisés dans l'industrie, par exemple, dans le domaine de la signalétique pour permettre la signalisation dans certains lieux en cas de défaillance ou de coupure du système d'éclairage normal (sous-marin) ou faiblement éclairés la nuit (tunnels, immeubles) en assurant ainsi, par exemple, un balisage facilitant le déplacement des personnes. Ils peuvent être également utilisés pour renforcer la visibilité et la lecture des aiguilles sur les montres, ou encore sur des tissus comprenant des dispositifs de sécurité. Un objectif de la présente invention est de proposer un procédé et un dispositif photovoltaïques permettant à un module photovoltaïque de produire de lo l'énergie électrique hors des périodes d'exposition à l'énergie solaire ou à une source de lumière artificielle. Un autre objectif de l'invention est d'augmenter le temps de production d'un module photovoltaïque pendant la nuit. Le dispositif photovoltaïque selon l'invention comprend un module 15 constitué de cellules photovoltaïques et dont la surface destinée à être exposée à la lumière du jour ou autre source lumineuse est recouverte d'une fine couche de pigments photoluminescents ayant la capacité d'être perméable à la lumière du jour et à la lumière artificielle, et d'emmagasiner une partie de celles-ci pour la restituer dans l'obscurité vers la surface du module. 20 Grâce à une telle disposition caractéristique, le module photovoltaïque est continuellement exposé à une source lumineuse, de sorte qu'il est capable de produire de l'énergie électrique durant le jour, la lumière pouvant traverser la couche de pigments photoluminescents avec une perte minimale. A la nuit tombée ou en l'absence d'éclairage artificiel, les pigments photoluminescents 25 émettent une luminescence suffisante pour activer les cellules photovoltaïques pendant une durée limitée, par exemple, pendant une durée comprise entre six et douze heures suivant la qualité desdits pigments. De la sorte, le module photovoltaïque est capable de produire continuellement de l'énergie électrique. Selon une autre disposition caractéristique du dispositif selon l'invention, 30 les cellules photovoltaïques sont constituées de cellules amorphes 2965663 - 3- Selon une autre disposition caractéristique de l'invention, la couche de pigments photoluminescents est appliquée entre deux feuilles d'un matériau translucide ou transparent. Ainsi, la lumière du jour peut facilement traverser la couche de matériau 5 translucide et atteindre les pigments qui laissent traverser la lumière et emmagasinent celle-ci en même temps. Selon un mode d'exécution, la couche de pigments photoluminescents est appliquée directement sur la surface du module photovoltaïque destinée à être exposée à une source lumineuse. Selon un autre mode d'exécution, la couche de pigments photoluminescents est appliquée entre deux feuilles de verre. Selon encore un autre mode d'exécution, la couche de pigments est appliquée entre deux feuilles de polyméthacrylate de méthyle (PMMA) ou entre deux feuilles de polycarbonate. Selon un autre mode de réalisation avantageux, une feuille d'un matériau translucide ou transparent est appliquée sur la couche de pigments photoluminescents, disposée directement sur la surface du module photovoltaïque. L'invention concerne également un procédé de réalisation d'un dispositif photovoltaïque comprenant un module photovoltaïque, ce procédé étant remarquable en ce que l'on applique une couche de pigments photoluminescents ayant la capacité d'être perméable à la lumière du jour et à la lumière artificielle et d'emmagasiner une partie de celles-ci pour la restituer dans l'obscurité vers la surface du module destinée à être exposée à la lumière du jour ou autre source lumineuse. Selon un mode de mise en oeuvre, on dispose une couche de pigments photoluminescents directement sur la surface du module photovoltaïque destinée à être exposée à une source lumineuse. 2965663 - 4- Selon un autre mode de mise en ceuvre, on recouvre la couche de pigments photoluminescents par une feuille d'un matériau transparent ou translucide. Selon un autre mode de mise en ceuvre, on dispose une couche de 5 pigments entre deux feuilles d'un matériau transparent ou translucide et on applique ce complexe sur la surface du module photovoltaïque destinée à être exposée à une source lumineuse. Les buts, caractéristiques et avantages ci-dessus, et d'autres encore, ressortiront mieux de la description détaillée qui suit et des dessins annexés 10 dans lesquels : La figure 1 est une vue de côté et de détail d'un module photovoltaïque suivant lequel la couche de pigments photoluminescents est disposée entre deux feuilles d'un matériau transparent ou translucide. La figure 2 illustre un autre mode de réalisation de l'invention selon lequel 15 une couche de pigments photoluminescents est appliquée directement sur la surface d'un module photovoltaïque destinée à être exposée à une source lumineuse. La figure 3 illustre un autre mode de réalisation de l'invention selon lequel une couche de pigments est appliquée directement sur la surface du module 20 photovoltaïque et recouverte par une feuille d'un matériau transparent ou translucide. On se réfère auxdits dessins pour décrire trois exemples intéressants, quoique nullement limitatifs, de réalisation d'un dispositif photovoltaïque et de mise en ceuvre du procédé selon l'invention. 25 Dans la présente description, et dans les revendications qui suivent, le terme « module » désigne tout dispositif constitué de cellules photovoltaïques quelle que soit sa forme et ses dimensions, en particulier un panneau photovoltaïque. 2965663 - 5- La figure 1 représente un module photovoltaïque 1 constitué, de manière connue en soi, de cellules photovoltaïques et présente une surface 2 photosensible dirigée vers la lumière du jour ou autre source lumineuse S. De façon connue, les cellules photovoltaïques sont à base de silicium de type 5 monocristallin, polycristallin ou encore amorphe qui sont connectées entre elles. Le silicium amorphe est particulièrement apprécié pour constituer la base des cellules photovoltaïques de la présente invention. En effet, il a la particularité de bien réagir en cas de fort ou de faible ensoleillement, ou avec de la lumière artificielle. to Selon l'invention, la surface 2 du module photovoltaïque 1 destinée à être exposée à une source lumineuse S est recouverte d'une couche de pigments photoluminescents 3 ayant la capacité d'être perméable à la lumière du jour et à la lumière artificielle et d'emmagasiner une partie de celles-ci pour la restituer dans l'obscurité vers la surface 2 du module 1. 15 La couche de pigments photoluminescents 3 est composée de cristaux d'éléments de « Terre rare », tels que l'europium, le thulium, le cerium, etc. Elle peut être composée d'autres éléments chimiques, ces derniers pouvant être dopés avec les éléments de « Terre rare ». Comme évoqué précédemment, ces éléments ont la capacité 20 d'emmagasiner la lumière et de la restituer dans l'obscurité pendant une période limitée. Ils peuvent émettre une luminescence, par exemple, pendant une durée de six à douze heures suivant la qualité des pigments. La lumière réémise est orientée en direction des cellules photovoltaïques de sorte que celles-ci soient activées. 25 Bien entendu, plus la concentration de ces pigments photoluminescents est élevée, plus le rayonnement lumineux restitué sera important. De même, plus la granulométrie sera importante et plus longue sera la durée d'émission. Selon une caractéristique de l'invention, la couche de pigments photoluminescents 3 selon l'invention, est appliquée entre deux feuilles 4, 5 d'un 2965663 - 6- matériau translucide ou transparent, de sorte à laisser passer les rayons du soleil ou tout rayonnement d'une autre source d'énergie lumineuse. Selon un premier mode d'exécution, ces feuilles 4, 5 translucides ou transparentes sont constituées par deux feuilles de verre. Ce dernier peut être 5 feuilleté ou recuit. Selon un autre mode d'exécution, la couche de pigments 3 est appliquée entre deux feuilles 4, 5 de polyméthacrylate de méthyle (PMMA), plus connu sous le nom de Plexiglas ®. Il peut, alternativement, s'agir de deux feuilles 4, 5 de polycarbonate. Ces polymères sont des matériaux ayant sensiblement les lo mêmes caractéristiques que le verre, notamment une très grande transparence ou translucidité, ce qui permet une bonne propagation de la lumière. Selon un autre mode de réalisation, la couche de pigments photoluminescents 3 est appliquée directement sur la surface 2 du module photovoltaïque 1 ayant la surface exposée à une source lumineuse S. 15 Dans ce cas, comme on peut le voir sur la figure 3, la couche de pigments photoluminescents 3 peut être recouverte par une feuille 4 de verre ou autre substitut. La couche de pigments photoluminescents 3 peut être appliquée sous forme d'une fine pellicule de poudre ou d'encre. Elle peut présenter une 20 épaisseur d'environ 10 mm, cette épaisseur pouvant être plus fine ou plus épaisse selon la forme et la qualité des pigments. La couche de pigments photoluminescents 3 peut encore être sous forme d'un matériau composite constitué de pigments photoluminescents sous forme de poudre incorporée à une résine transparente ou translucide. Cependant, ces 25 pigments photoluminescents peuvent être mélangés au verre fondu. De la sorte, cette couche de pigments 3 est conformée pour résister aux temps et aux intempéries. Les feuilles 4 et 5 transparentes et translucides ont la capacité de pouvoir être traversées par la lumière sans altérées les propriétés physiques de celle-ci. 15 2965663 - 7- L'invention concerne également un procédé de réalisation d'un dispositif photovoltaïque comprenant un module photovoltaïque 1. Selon ce procédé, on applique une couche de pigments photoluminescents 3 ayant la capacité d'être perméable à la lumière du jour et à la lumière artificielle, et d'emmagasiner une 5 partie de celles-ci pour la restituer dans l'obscurité vers la surface 2 du module 1 destinée à être exposée à la lumière du jour ou autre source lumineuse S. Selon un mode de mise en ceuvre, on dispose une couche de pigments photoluminescents 3 entre deux feuilles 4, 5 d'un matériau transparent ou translucide et on applique ce complexe sur la surface 2 du module 10 photovoltaïque 1 destinée à être exposée à une source lumineuse S. Selon un autre mode de mise en oeuvre, on applique la couche de pigments photoluminescents 3 directement sur la surface 2 du module photovoltaïque 1 destinée à être exposée à une source lumineuse S. De manière préférée, la couche de pigments photoluminescents 3 est recouverte d'une feuille 4 d'un matériau translucide ou transparent. REVENDICATIONS1. Dispositif photovoltaïque comprenant un module (1) constitué de cellules photovoltaïques, caractérisé en ce que la surface (2) de ce module (1) destinée à être exposée à la lumière du jour ou autre source lumineuse (S) est recouverte d'une couche de pigments photoluminescents (3) ayant la capacité d'être perméable à la lumière du jour et à la lumière artificielle et d'emmagasiner une partie de celles-ci pour la restituer dans l'obscurité en direction de ladite surface (2)- 2. Dispositif photovoltaïque selon la revendication 1, caractérisé en ce que les cellules photovoltaïques du module photovoltaïque (1) sont constituées de cellules amorphes. 3. Dispositif photovoltaïque selon l'une des revendications 1 ou 2, caractérisé en ce que la couche de pigments photoluminescents (3) est 15 appliquée entre deux feuilles (4, 5) d'un matériau translucide ou transparent. 4. Dispositif photovoltaïque selon l'une des revendications 1 ou 2, caractérisé en ce que la couche de pigment photoluminescents (3) est appliquée directement sur la surface (2) du module photovoltaïque (1) destinée à être 20 exposée à une source lumineuse (S). 5. Dispositif photovoltaïque selon la revendication 3, caractérisé en ce que la couche de pigments photoluminescents (3) est appliquée entre deux feuilles (4, 5) de verre. 6. Dispositif photovoltaïque selon la revendication 3, caractérisé en ce que 25 la couche de pigments photoluminescents (3) est appliquée entre deux feuilles (4, 5) de polyméthacrylate de méthyle (PMMA) ou entre deux feuilles (4, 5) de polycarbonate. 7. Dispositif photovoltaïque selon la revendication 4, caractérisé en ce qu'une feuille (4, 5) d'un matériau translucide ou transparent est appliquée sur la 2965663 - 9- couche de pigments photoluminescents (3) disposée directement sur la surface du module photovoltaïque (1). 8. Procédé de réalisation d'un dispositif photovoltaïque comprenant un module photovoltaïque (1), caractérisé en ce que l'on applique une couche de 5 pigments photoluminescents (3) ayant la capacité d'être perméable à la lumière du jour et à la lumière artificielle et d'emmagasiner une partie de celles-ci pour la restituer dans l'obscurité vers la surface (2) du module photovoltaïque (1) destinée à être exposée à la lumière du jour ou autre source lumineuse (S). 9. Procédé de réalisation d'un dispositif photovoltaïque selon la 10 revendication 8, caractérisé en ce que l'on dispose une couche de pigments photoluminescents (3) directement sur la surface (2) du module photovoltaïque (1) destinée à être exposée à la source lumineuse (S). 10. Procédé de réalisation d'un dispositif photovoltaïque selon la revendication 9, caractérisé en ce que l'on recouvre la couche de pigments photoluminescents (3) par une feuille (4) d'un matériau transparent ou translucide. 11. Procédé de réalisation d'un dispositif photovoltaïque selon la revendication 8, caractérisé en ce que l'on dispose une couche de pigments photoluminescents (3) entre deux feuilles (4, 5) d'un matériau transparent ou translucide et on applique ce complexe sur la surface (2) du module photovoltaïque (1) destinée à être exposée à la source lumineuse (S).