Brevet FR2979752A1 — publié le 20130308

L'invention concerne un procédé de fabrication d'un dispositif photovoltaïque ainsi qu'un dispositif photovoltaïque en tant que tel. La figure 1 illustre un module photovoltaïque 1 selon l'état de la technique. II se présente sous la forme d'une grande dalle carrée mesurant entre 1 et 3 mètres de côté, comprenant plusieurs cellules photovoltaïques 2 liées entre elles, et dont les conducteurs électriques 3 de surface sont reliés entre eux, par exemple par soudure, pour finalement conduire le courant généré par l'ensemble des cellules photovoltaïques 2 vers une boîte de jonction 5 disposée sous le module, qui sert à le relier électriquement avec d'autres modules. Les cellules photovoltaïques 2 sont de plus recouvertes d'une vitre en verre 6 protectrice, au niveau de la surface supérieure du module. Enfin, la face inférieure des cellules photovoltaïques 2 est protégée par un polymère laminé 4. L'utilisation de modules photovoltaïques 1 tels que décrits ci-dessus est très répandue et leur format est quasi standardisé. Toutefois, il existe des implémentations particulières, comme le positionnement en toiture d'un bâtiment afin de produire de l'électricité pour répondre à une partie des besoins du bâtiment, pour lesquelles les dimensions et/ou forme décrites ci-dessus ne sont pas optimales. Pour améliorer l'intégration des dispositifs photovoltaïques en toiture, il est connu de fabriquer des dispositifs photovoltaïques comprenant la même structure que celle décrite en référence avec la figure 1 mais de format réduit, se présentant dans une forme de tuiles plates, pour pouvoir les disposer sur une toiture en remplacement des tuiles existantes avec la même technique de construction. Ces solutions existantes restent toutefois insatisfaisantes car complexes et coûteuses à fabriquer. De plus, elles ne permettent pas de répondre à toutes les exigences esthétiques architecturales, notamment pas de remplacer les tuiles de forme courbée, comme les tuiles romanes très répandues. De manière plus générale, les dispositifs photovoltaïques standards ne permettent pas une implémentation sur des surfaces courbes, ce qui limite le développement de leur utilisation. Ainsi, il existe un besoin d'une solution permettant de pallier aux inconvénients mentionnés ci-dessus et un objet de l'invention est notamment de proposer un dispositif photovoltaïque adapté pour une surface courbe. A cet effet, l'invention repose sur un procédé de fabrication d'un dispositif photovoltaïque, caractérisé en ce qu'il comprend les étapes suivantes : - assemblage d'au moins une cellule photovoltaïque avec un substrat souple ; puis, - réalisation de découpes dans la au moins une cellule photovoltaïque pour lui apporter une souplesse et permettre de déformer le dispositif photovoltaïque. Le procédé de fabrication d'un dispositif photovoltaïque peut comprendre les étapes préalables suivantes : - réalisation de rainures dans le substrat souple ; - formation de conducteurs électriques dans ces rainures. La réalisation des conducteurs électriques dans les rainures peut être faite par dépôt de métal dans un bain électrochimique. La réalisation de découpes dans la au moins une cellule photovoltaïque peut être réalisée par gravure laser. L'assemblage d'au moins une cellule photovoltaïque avec un substrat souple peut être obtenu par polymérisation, ou réticulation, ou soudure, ou collage. Le procédé de fabrication d'un dispositif photovoltaïque peut comprendre une étape supplémentaire consistant à conformer le dispositif photovoltaïque dans une forme non plane. Le procédé de fabrication d'un dispositif photovoltaïque peut comprendre une étape supplémentaire consistant à ajouter une couche transparente de protection de type résine sur le dispositif photovoltaïque. L'invention porte aussi sur un dispositif photovoltaïque, caractérisé en ce qu'il comprend au moins une cellule photovoltaïque présentant des 15 découpes, assemblée à un substrat souple, pour former un ensemble souple et/ou de forme non plane. Le substrat souple peut comprendre des rainures comprenant des conducteurs qui n'occupent pas toute la hauteur des rainures, et les 20 rainures peuvent comprendre aussi des conducteurs de cellules photovoltaïques en contact avec les conducteurs du substrat souple. Le substrat souple peut comprendre une couche inférieure sous forme de film et une couche de résine de type polymère, et les rainures peuvent 25 s'étendre sur tout ou partie de l'épaisseur de la couche de résine. Les rainures peuvent être disposées de manière superposée aux conducteurs en relief à la surface de la au moins une cellule photovoltaïque de sorte que ces conducteurs sont tous logés dans des 30 rainures du substrat souple. Les découpes peuvent occuper tout ou partie de l'épaisseur d'une cellule photovoltaïque, et/ou l'épaisseur d'une cellule photovoltaïque plus du substrat souple peut être inférieure ou égale à 250 pm, ou inférieure ou égale à 200 pm, et/ou le dispositif photovoltaïque peut présenter une forme non plane présentant au moins une courbure de rayon de courbure inférieur ou égal à 1 mètre. Le dispositif de couverture d'un toit peut comprendre un assemblage de dispositifs photovoltaïques tels que décrits précédemment en forme de tuiles de surface arrondie et/ou courbée et/ou galbée. L'invention porte aussi sur un tissu caractérisé en ce qu'il comprend des dispositifs photovoltaïques tels que décrits précédemment. L'invention porte aussi sur un véhicule automobile, caractérisé en ce qu'il comprend des dispositifs photovoltaïques tels que décrits précédemment sur sa surface. Ces objets, caractéristiques et avantages de la présente invention seront exposés en détail dans la description suivante d'un mode de réalisation particulier fait à titre non-limitatif en relation avec les figures jointes parmi lesquelles : La figure 1 représente en perspective éclatée la structure d'un module photovoltaïque selon l'état de la technique. La figure 2 représente schématiquement une première étape du procédé de fabrication d'un dispositif photovoltaïque selon un mode de réalisation de l'invention. La figure 3 représente schématiquement une seconde étape du procédé de fabrication d'un dispositif photovoltaïque selon le mode de réalisation de l'invention. La figure 4 représente schématiquement une troisième étape du procédé de fabrication d'un dispositif photovoltaïque selon le mode de réalisation de l'invention. La figure 5 représente un grossissement d'une partie du dispositif photovoltaïque à la fin de la troisième étape selon le mode de réalisation de l'invention. La figure 6 représente schématiquement un dispositif photovoltaïque selon un mode de réalisation de l'invention. La figure 2 représente ainsi une première étape du procédé de fabrication d'un dispositif photovoltaïque selon un mode de réalisation de l'invention. Ce procédé comprend d'abord la fabrication d'une cellule photovoltaïque 12 ou d'un ensemble de cellules photovoltaïques 12, selon un procédé de l'état de la technique. Des conducteurs 13 sont disposés sur une surface de cette (ou ces) cellule(s) afin de conduire le courant généré par effet photovoltaïque. Ils ressortent donc en relief sur la surface plane de cette (ou ces) cellule(s). Selon un élément essentiel de l'invention, le procédé comprend une étape de fabrication d'un substrat souple 20, destiné à recevoir une ou plusieurs cellules photovoltaïques 12. Dans ce mode de réalisation, ce substrat souple 20 comprend une structure multicouches de type polymères : dans le mode de réalisation illustré, il comprend un film 21 dans sa partie inférieure et une couche en résine 22 dans sa partie supérieure. Cette couche en résine 22 comprend des rainures 24 dans son épaisseur, dans lesquelles des conducteurs métalliques 23 sont disposés, par exemple par report d'un ruban métallique ou par dépôt par jet d'encre d'une encre métallique, ou par bain électrochimique à l'aide de masques pour disposer la métallisation spécifiquement dans les rainures, ou par toute autre solution de dépôt de métal. Dans ce mode de réalisation, les rainures 24 s'étendent sur toute l'épaisseur de la couche en résine 22, donc depuis la surface supérieure du film 21. Les conducteurs 23 n'occupent qu'une partie de la hauteur des rainures 24, laissant libre leur partie supérieure destinée à recevoir les conducteurs 13 des cellules photovoltaïques. Pour cela, la géométrie des rainures 24 correspond à celle des conducteurs 13 des cellules photovoltaïques 12. Pour faciliter cette correspondance, les conducteurs 13 des cellules photovoltaïques sont rectilignes et parallèles, disposés selon un pas p constant. Ils peuvent aussi être sous forme sphérique plus simple à réaliser (coalescence naturelle des alliages et permettant un autocentrage de la cellule sur le substrat, ce qui permet une grande précision de positionnement). La figure 3 illustre le résultat de l'assemblage d'une cellule photovoltaïque 12 avec le substrat souple 20. Il apparaît ainsi que les conducteurs 13 de la cellule photovoltaïque 12 viennent en contact avec les conducteurs 23 des rainures 24, pour former un seul conducteur occupant toute la hauteur des rainures. Le substrat souple 20 et la au moins une cellule photovoltaïque 12 sont ensuite fixés par tout moyen, comme par une polymérisation permettant leur collage, ou par réticulation, etc., pour obtenir la soudure ou collage des deux éléments. Ensuite, le procédé de fabrication comprend une étape de réalisation de découpes 17 s'étendant sur tout ou partie de l'épaisseur des cellules photovoltaïques 12, comme illustré par les figures 4 et 5, pour former un réseau de découpes 17 prévues pour permettre le pliage ultérieur du dispositif photovoltaïque pour le conformer à une forme tridimensionnelle souhaitée. Pour cela, le réseau de découpes 17 est calculé au préalable par des techniques de type de celles utilisées en origami, afin d'obtenir la forme tridimensionnelle quelconque souhaitée. De même, la profondeur des découpes 17 dans les cellules photovoltaïques 12 dépend du rayon de courbure imposé par la forme courbée finale. Les découpes sont réalisées par tout procédé, comme par des gravures laser. En remarque, le substrat souple 20 assure un bon maintien de l'ensemble du dispositif après réalisation des découpes 17, même si ces dernières sont de profondeur importante, tout en limitant le risque de propagation de fissures. De plus, le substrat souple 20 remplit une seconde fonction de continuité électrique pour conduire le courant généré par les différentes parties de cellules photovoltaïques, même après les découpes. Le résultat obtenu par les étapes décrites ci-dessus est un dispositif photovoltaïque doté d'une certaine souplesse, plus ou moins importante selon le choix du réseau de découpes 17, qui peut permettre d'obtenir des dispositifs photovoltaïques sous forme de tissus souples, comprenant par exemple une multitude de cellules photovoltaïques fixées de manière adjacente sur un même substrat souple. Cette approche permet ensuite à un utilisateur final d'utiliser le tissu pour toute utilisation nécessitant une souplesse du matériau, comme dans le textile, pour une implémentation sur un vêtement par exemple. Le procédé de fabrication peut comprendre une étape finale qui consiste à déformer, conformer le résultat de forme plane tel que représenté sur la figure 4, pour atteindre un produit final de forme tridimensionnelle comme une tuile de forme galbée, dont la forme est ensuite figée en ajoutant par exemple une résine transparente 30 de protection sur tout ou partie de sa surface, pour obtenir le produit final tel que représenté à titre d'exemple par la figure 6. Naturellement, ce principe peut aussi être utilisé plus généralement pour recouvrir toute surface non plane de dispositifs photovoltaïques, comme un véhicule automobile par exemple. La solution est adaptée pour des rayons de courbure importants, inférieur ou égal à 1 mètre par exemple. En remarque, le mode de réalisation a été implémenté avec des cellules photovoltaïques comprenant des conducteurs sur leur face arrière. En variante, le même procédé pourrait être utilisé avec des cellules comprenant des conducteurs sur leur face avant ou sur leurs deux faces. D'autre part, la solution proposée permet de former une structure finale (telle que représentée sur la figure 4) peu épaisse, dont l'épaisseur est inférieure à 250 lm, voire inférieure ou égale à 200 gm. Le substrat souple 20 présente avantageusement une épaisseur comprise entre 100 et 1000 gm. REVENDICATIONS1. Procédé de fabrication d'un dispositif photovoltaïque, caractérisé en ce qu'il comprend les étapes suivantes : - assemblage d'au moins une cellule photovoltaïque (12) avec un substrat souple (20) ; puis, - réalisation de découpes (17) dans la au moins une cellule photovoltaïque pour lui apporter une souplesse et permettre de déformer le dispositif photovoltaïque. 2. Procédé de fabrication d'un dispositif photovoltaïque selon la revendication précédente, caractérisé en ce qu'il comprend les étapes préalables suivantes : - réalisation de rainures (24) dans le substrat souple (20) ; - formation de conducteurs électriques (23) dans ces rainures (24). 3. Procédé de fabrication d'un dispositif photovoltaïque selon la revendication précédente, caractérisé en ce que la réalisation des conducteurs électriques (23) dans les rainures (24) est faite par dépôt de métal dans un bain électrochimique. 4. Procédé de fabrication d'un dispositif photovoltaïque selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que la réalisation de découpes (17) dans la au moins une cellule photovoltaïque (12) est réalisée par gravure laser. 5. Procédé de fabrication d'un dispositif photovoltaïque selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que l'assemblage d'au moins une cellule photovoltaïque (12) avec un substrat souple (20) est obtenu par polymérisation, ou réticulation, ou soudure, ou collage. 6. Procédé de fabrication d'un dispositif photovoltaïque selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'il comprend une étape supplémentaire consistant à conformer le dispositif photovoltaïque dans une forme non plane. 7. Procédé de fabrication d'un dispositif photovoltaïque selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'il comprend une étape supplémentaire consistant à ajouter une couche transparente de protection de type résine sur le dispositif photovoltaïque. 8. Dispositif photovoltaïque, caractérisé en ce qu'il comprend au moins une cellule photovoltaïque (12) présentant des découpes (17), assemblée à un substrat souple (20), pour former un ensemble souple et/ou de forme non plane. 9. Dispositif photovoltaïque selon la revendication précédente, caractérisé en ce que le substrat souple (20) comprend des rainures (24) comprenant des conducteurs (23) qui n'occupent pas toute la hauteur des rainures (24), et en ce que les rainures (24) comprennent aussi des conducteurs (13) de cellules photovoltaïques (12) en contact avec les conducteurs (23) du substrat souple (20). 10. Dispositif photovoltaïque selon la revendication précédente, caractérisé en ce que le substrat souple (20) comprend une couche inférieure sous forme de film (21) et une couche de résine (22) de type polymère, et en ce que les rainures (24) s'étendent sur tout ou partie de l'épaisseur de la couche de résine (22). 11. Dispositif photovoltaïque selon l'une des revendications 9 à 10, caractérisé en ce que les rainures (24) sont disposées de manière superposée aux conducteurs (13) en relief à la surface de la au moins une cellule photovoltaïque (12) de sorte que ces conducteurs (13) sont tous logés dans des rainures (24) du substrat souple (20). 12. Dispositif photovoltaïque selon l'une des revendications 8 à 11, caractérisé en ce que les découpes (17) occupent tout ou partie de l'épaisseur d'une cellule photovoltaïque (12), et/ou en ce que l'épaisseur d'une cellule photovoltaïque (12) plus du substrat souple (20) est inférieure ou égale à 250 um, ou inférieure ou égale à 200 um, et/ou en ce que le dispositif photovoltaïque présente une forme non plane présentant au moins une courbure de rayon de courbure inférieur ou égal à 1 mètre. 13. Dispositif de couverture d'un toit, caractérisé en ce qu'il comprend un assemblage de dispositifs photovoltaïques selon l'une des revendications 8 à 12 en forme de tuiles de surface arrondie et/ou courbée et/ou galbée. 14. Tissu caractérisé en ce qu'il comprend des dispositifs photovoltaïques selon l'une des revendications 8 à 12. 15. Véhicule automobile, caractérisé en ce qu'il comprend des dispositifs photovoltaïques selon l'une des revendications 8 à 12 sur sa surface.25