Brevet FR2985374A1 — publié le 20130705

PANNEAU PHOTOVOLTAÏQUE A DIODES MONTEES EN PARALLELE A STRUCTURE CENTRALE DIFFUSANTE ET STRUCTURE ARRIERE REFLECHISSANTE La présente invention s'applique au domaine de la production d'énergie électrique à partir de panneaux photovoltaïques. Malgré son coût de production qui reste élevé, ce domaine a connu un grand essor, notamment dans les filières de production de cellules à base de wafers de silicium amorphe, mono ou poly-cristallin. Parmi les voies de réduction de coût, les techniques de dépôt en couches minces sont prometteuses car elles bénéficient des améliorations introduites dans les procédés et les équipements pour la production de composants électroniques semiconducteurs. Le développement de cette filière reste cependant freiné par un rendement de conversion électrique inférieur atteint jusqu'à présent (inférieurs à 10% pour la filière silicium amorphe/silicium microcristallin en couches minces la plus performante - technologie dite micro-morphe, contre plus de 15% pour les filières traditionnelles en silicium cristallin. Une voie prometteuse pour augmenter de manière significative le rendement de conversion électrique est ouverte par la technologie dite « split » qui associe deux séries de diodes ayant chacune des spectres d'absorption lumineuse différents en montage parallèle. Ce principe est divulgué dans la demande de brevet français publiée sous le n°FR2948498 appartenant à la demanderesse. Dans une cellule de diodes split, le rendement de conversion est accru par piégeage optique par incorporation de particules diffusantes entre les deux séries de diodes ayant chacune des spectres d'absorption lumineuse différents. Plusieurs options sont possibles pour améliorer la réalisation et l'efficacité de ce piégeage optique. L'incorporation de fines particules dans une des deux séries de diodes voire les deux et alternativement ou complémentairement dans une couche polymère entre ces deux électrodes. La réalisation de ces solutions est possible selon les enseignements de la demande de brevet. citée ci-dessus. Cependant, parmi toutes les combinaisons possibles de matériaux et de dimensions des particules, il est nécessaire de réaliser un choix qui soit optimal pour une application visée. La présente invention permet de réaliser le choix d'une combinaison optimale 5 et d'obtenir une cellule split de rendement fortement amélioré (de 20-30% par rapport aux cellules micro-morphes). A cet effet, l'invention prévoit une cellule photovoltaïque comprenant : - Un premier module comprenant, sur un premier substrat transparent à une 10 lumière incidente, une première et une deuxième électrodes enserrant un premier matériau choisi pour photo-convertir un rayonnement lumineux de longueur d'onde inférieure à un seuil de longueur d'onde et sensiblement transparent aux rayonnements lumineux de longueur d'onde supérieure audit seuil, les première et deuxième électrodes et le premier matériau déposés 15 en couches minces sur le premier substrat, Un deuxième module comprenant sur un deuxième substrat, une troisième et une quatrième électrodes enserrant un deuxième matériau choisi pour photo-convertir un rayonnement lumineux de longueur d'onde supérieure audit seuil de longueur d'onde, les troisième et quatrième électrodes et le deuxième 20 matériau déposés en couches minces sur le deuxième substrat, Lesdits premier et deuxième modules étant montés solidairement ensemble, la deuxième et la quatrième électrodes étant séparés par un encapsulant d'indice de réfraction n1 et étant reliés électriquement par deux connexions électriques parallèles de la 1 è' et de la 3ème électrodes et de la 2ème et de la 25 4ème électrodes, ladite cellule photovoltaïque étant caractérisée en ce que sont insérées dans au moins un des éléments choisis dans le groupe de l'encapsulant et des deuxième et quatrième électrodes des particules diffusantes l'indice de réfraction n2 supérieur à n1 et de dimension caractéristique d choisis pour maximiser l'angle de diffusion et minimiser la 30 rétrodiffusion aux longueurs d'onde supérieures audit seuil. Avantageusement, lesdites particules diffusantes sont insérées dans l'encapsulant diffuseur. Avantageusement, lesdites particules diffusantes sont insérées dans au moins l'une des deuxième et quatrième électrodes. Avantageusement, la 3ème électrode est constituée par un réflecteur miroir à 5 rugosité contrôlée. Avantageusement, l'encapsulant est constitué d'un polymère. Avantageusement, la 1ère, la 2ème et la 4ème électrodes sont en Transparent 10 Conductive Oxyde. Avantageusement, le premier matériau est choisi pour une photo-conversion optimale de la lumière visible. 15 Avantageusement, l'épaisseur du premier matériau est choisie pour une photo-conversion optimale de la lumière visible en fin de vie de la cellule. Avantageusement, le premier matériau est un matériau amorphe grand gap. 20 Avantageusement, le deuxième matériau est un matériau petit gap. Avantageusement, le deuxième matériau est choisi dans le groupe comprenant le SiGe, le pc-Si, le poly-Si et le CIGS. 25 Avantageusement, l'indice de réfraction n2 et la dimension caractéristique d sont choisis en appliquant les lois de Mie. Avantageusement, l'application de la loi de Mie est faite à une longueur d'onde sensiblement égale à la moyenne de la plage d'absorption du 30 deuxième module. Avantageusement, l'indice de réfraction n2 est au minimum égal à 2,5 et la dimension caractéristique d est égale sensiblement à 0,3 microns. L'invention divulgue également un panneau solaire comprenant au moins deux ensembles photovoltaïques selon l'une des revendications 1 à 14, le premier ensemble comprenant des premières cellules Cl mises en série par leur grand côté de dimension L, et le deuxième ensemble comprenant des deuxièmes cellules C2 mises en série par leur grand côté de même dimension L et ayant chacune une dimension L x 11 et L x 12 respectivement, ledit panneau étant caractérisé en ce que le rapport des dimensions 11 et 12 desdites premières et deuxièmes cellules desdits ensembles est égal au rapport des tensions circuit ouvert de Cl et C2. L'invention présente l'avantage complémentaire de permettre le réglage fin de l'optimisation du piégeage optique en fonction de la longueur d'onde de la lumière traitée par la diode arrière. En outre, dans une cellule split selon l'invention, la présence d'un substrat arrière distinct sur lequel est déposée la diode arrière permet de réaliser un état de surface de rugosité contrôlée sur lequel on déposera avantageusement une couche réflectrice à rugosité controlée, miroir qui augmentera l'effet de piégeage optique. Enfin, structurellement, une cellule split permet de bénéficier plus facilement de toute amélioration sur les matériaux qui peuvent être utilisés pour accroître le rendement de chacune des diodes de la cellule sans avoir à se préoccuper des contraintes sur ces matériaux qui rendraient impossible leur utilisation dans une structure à dépôts successifs. L'invention sera mieux comprise, ses différentes caractéristiques et 25 avantages ressortiront de la description qui suit de plusieurs exemples de réalisation et de ses figures annexées dont : - Les figures 1 a et 1 b illustrent respectivement une cellule photovoltaïque à structure micro-morphe et à structure split ; - Les figures 2a, 2b et 2c représentent des vues de détail de la structure 30 du réflecteur miroir de la figure 1 dans deux modes de réalisation différents de l'invention; - Les figures 3a et 3b illustrent l'effet de diffusion des rayons lumineux aux interfaces de couches respectivement dans une cellule photovoltaïque à structure micro-morphe de l'art antérieur et dans une 35 structure split dans un mode de réalisation de l'invention; - Les figures 4a, 4b, 4c et 4d représentent des vue de détail de la structure de la partie centrale de la structure split selon trois modes de réalisation différents de l'invention ; - Les figures 5a, 5b et 5c représentent respectivement les courbes de distribution angulaire des diffusions dues à la couche d'encapsulation dans plusieurs modes de réalisation de l'invention ; - Les figures 6a et 6b représentent l'effet de réflexion à l'arrière respectivement dans une cellule photovoltaïque à structure micromorphe de l'art antérieur et dans une structure split dans un mode de réalisation de l'invention ; - Les figures 7a et 7b représentent respectivement les courbes courant/tension des diodes avant et arrière dans un mode de réalisation de l'invention. Les figures 1 a et 1 b illustrent respectivement une cellule photovoltaïque à structure micro-morphe et à structure split. Un type de cellules photovoltaïques de l'art antérieur est représenté sur la figure 1 a. De telles cellules sont décrites notamment dans le brevet US n°5,085,711. Elles sont dites « micro-morphes » dans la mesure où elles combinent une couche de silicium amorphe (aSi) 130a et une couche de silicium microcristallin (pSi) 140a. Le silicium amorphe ne convertit pas les rayons lumineux de grande longueur d'onde (infrarouge) ; lesdits rayons sont convertis par la couche de silicium microcristallin. L'assemblage de la figure 1 a constitue un module électrique dont les connections sont situées en 1210a et 1510a et relient aux circuits extérieurs deux électrodes 120a et 150a, la première en oxyde de zinc (ZnO), la seconde en ZnO ou matériau réflecteur. La lumière incidente pénètre dans le module par une première couche de verre 110a formant substrat. Le module est fermé par une couche 30 d'encapsulant 160a et une seconde couche de verre 170a. Un type de cellules photovoltaïques à structure split est représenté sur la figure 1 b. Le principe de telles cellules a été décrit dans la demande de brevet FR n°2948498. La structure en est améliorée dans le cadre de la 35 présente invention. Une cellule de ce type est constituée de deux modules 2 9853 74 6 11 b et 12b. Un premier module 11 b est constitué par dépôt sur un premier substrat de verre 110b d'une première couche conductrice 120b et d'une deuxième couche conductrice 140b, lesdites deux couches étant par exemple en oxyde de zinc et enserrant une couche 130b constituée par un 5 matériau convertissant les rayons lumineux de longueur d'onde inférieure à un seuil. Ce seuil dépend du gap du matériau et de son épaisseur. On utilisera pour ce premier module un matériau dit « grand gap » qui peut par exemple être du pmSi (silicium polymorphe), ou du silicium amorphe ou tout autre matériau ayant un gap supérieur à 1,6 eV . Un deuxième module 12b 10 est constitué par un deuxième substrat de verre 190b sur lequel on dépose une troisième couche conductrice (une multicouche en métal/TCO (Transparent Conducting Oxyde ou Oxyde transparent conducteur) , par exemple Ag/ZnO) formant un réflecteur miroir 180b, une couche en matériau dit « petit gap » 170b puis une quatrième couche conductrice 160b, par 15 exemple également en ZnO. Le matériau petit gap est choisi pour convertir les rayons de lumière de longueur d'onde supérieure au seuil du premier module. On peut choisir par exemple un alliage de silicium germanium (SiGe), du silicium microcristallin (p-cSi), CIGS( Cuivre-Indium-GaliumSelenium) ou tout autre matériau ayant un gap inférieur à 1,5 eV dont l'on 20 pourra ajuster l'épaisseur et les caractéristiques optiques de manière à accroître le courant généré, sans être limité par le courant du premier module, comme il sera expliqué plus loin dans la description. Les couches semi-conductrices 130b et 170b de chacun des deux modules 25 11 b et 12b sont donc déposées sur des substrats différents, ce qui permet d'optimiser à la fois le choix des matériaux, de l'épaisseur des couches et des paramètres de température et de pression de dépôt. En particulier, il est ainsi possible d'optimiser la diffusion de l'électrode avant pour une diffusion optimale de la lumière visible, pour un maximum 30 d'efficacité du module avant, 11b. Il est possible également de prévoir une épaisseur de ce module avant qui permettre de préserver une efficacité maximale en fin de vie, malgré la dégradation sous lumière. La prise en compte du vieillissement sous lumière est en revanche impossible dans les structures micro-morphes de l'art 35 antérieur car la modification de la couche active du premier module aurait un impact direct sur les performances optiques du deuxième module. Les structures micro-morphes ont recours à une insertion de couches à fort indice, par exemple en TCO (ZnO) ou SiO2 entre la diode a-Si et la diode pcSi afin de palier à ce problème. Mais cette méthode est contraignante vis-à- vis des interfaces entre les couches, d'une part, et d'autre part ne permet pas de satisfaire pleinement les exigences de diffusion vers le haut de courtes longueurs d'onde et en même temps la diffusion vers le bas des grandes longueurs d'onde. Les deux modules 11 b et 12b sont assemblés par collage des couches 140b et 160b par l'intermédiaire d'une couche 150b d'encapsulant. . Le substrat de verre du premier module 11b est exposé aux rayons lumineux, ledit premier module constituant la face avant de la cellule photovoltaïque. Le substrat du deuxième module constitue la face arrière de la cellule. La fonction technique des couches 140b et 160b est à la fois électrique (collection des charges) et optique dans le cadre de la présente invention en assurant la diffusion maximale de la lumière de grande longueur d'onde ayant traversé le premier module. Au même titre la fonction technique de l'encapsulant diffuseur est à la fois de réaliser la liaison mécanique entre les deux modules et la diffusion maximale de la lumière de grande longueur d'onde ayant traversé le premier module. Les moyens mis en oeuvre dans le cadre de la présente invention pour réaliser cette deuxième fonction seront détaillés plus loin en relation avec les figures 2a et 2b, puis 5a, 5b et 5c. Le module 11 b constitue un module de génération de courant dont la 1 ère couche conductrice 120b a une connexion avec l'extérieur via une 1 ère électrode 1210b et la 2ème couche conductrice 140b a également une connexion avec l'extérieur via une 2ème électrode 1410b. Les 3ème et 4ème couches conductrices (180b et 160b) incluses dans le deuxième module 12b ont respectivement des connexions avec des 3ème et 4ème électrodes 1810b et 1610b. Les deux modules 11 b et 12b constituent donc deux diodes. Avantageusement, on les monte en parallèle, en connectant les 1 ère et 3ème électrodes entre elles et les 2ème et 4ème électrodes entre elles. Les avantages du montage parallèle sont notamment qu'ainsi le courant du premier module n'est pas limitant pour le deuxième module et que les possibilités du silicium microcristallin (ou du SiGe) peuvent être exploitées au maximum pour maximiser le courant du deuxième module. Les largeurs respectives 11 et 12 des cellules des premier et deuxième modules doivent être choisies telles que les tensions aux 1 ère et 3ème électrodes et 2ème et 4ème électrodes soient égales.,. Les figures 2a, 2b et 2c représentent des vues de détail de la structure du réflecteur miroir de la figure 1 dans deux modes de réalisation différents de l'invention. Comme illustré sur la figure 2a et indiqué en commentaire à la figure 1, le matériau 182b peut être un TCO. Le réflecteur miroir 181b peut être un miroir métal et le substrat 190b peut être en verre.L'ensemble 181b+182b représente le réflecteur miroir 180b de la figure 1 b Les interfaces entre le miroir métal et le verre sont avantageusement de rugosité contrôlée. Deux modes de contrôle de la rugosité de cette interface sont illustrés sur les figures 2b et 2c. Sur la figure 2b, on a représenté de manière schématique le résultat d'un dépôt de couche d'interface sur le verre avant dépôt du miroir métal, ladite couche étant constituée de particules ayant typiquement une dimension caractéristique du réseau dans le plan de 0,5 à 2 microns et une épaisseur comprise entre 0,1 et 1 micron. Ce dépôt peut être réalisé soit par des techniques dites « bottom-up » en fabriquant ces particules directement par des méthodes in-situ telles que dépôt sous-vide (PVD, PECVD, etc), soit par des techniques dites « top-down » en partant de particules déjà fabriquées par ailleurs et déposées soit directement par des méthodes Spray par exemple, soit mélangé dans un liquide et déposé sur le substrat à la suite de l'évaporation du liquide (SOLGEL, etc). Sur la figure 2c, la rugosité est réalisée par gravure soit dans le métal soit sur le substrat avant dépôt miroir métal. Les dimensions caractéristiques sont équivalentes à celles réalisés par dépôt. La gravure peut être de type 30 humide ou sèche. Les figures 3a et 3b illustrent l'effet de diffusion des rayons lumineux aux interfaces de couches respectivement dans une cellule photovoltaïque à structure micro-morphe de l'art antérieur et dans une structure split dans un 35 mode de réalisation de l'invention. Dans une structure micro-morphe telle que représentée sur la figure 2a, aucune structure diffusante n'est spécifiquement prévue. L'effet de diffusion résulte donc de la rugosité des interfaces entre les couches. La même interface réalise la fonction de diffusion aux longueurs d'onde converties par la première couche semi-conductrice (310a), et la fonction de diffusion aux longueurs d'onde converties par la deuxième couche semi-conductrice (320a), ce qui ne permettra pas de maximiser le piégeage optique dans cette deuxième couche. En effet, le piégeage optique pourra éventuellement être adapté pour les longueurs d'onde converties par la première couche semi- conductrice mais pas pour celles converties par la deuxième couche. En effet, dans la mesure où les dépôts des couches sont conformes, les états de rugosité aux interfaces seront sensiblement identiques et la diffusion aux longueurs d'onde plus longues ne sera pas optimale, si elle l'est aux longueurs d'onde plus courtes. En revanche, dans une diode split, les optimisations aux deux bandes de longueur d'onde, 310b et 320b, sont réalisées séparément, la première à l'interface entre la couche conductrice 120b et la couche semi-conductrice 130b, la deuxième soit dans les électrodes 140b et 160b, soit dans l'encapsulant diffuseur 150b ou dans toute combinaison de ces trois couches. La constitution de la couche diffusante peut être choisie pour optimiser la diffusion aux longueurs d'onde converties par la deuxième diode. Les différentes couches diffusantes (140b, 150b, 160b) peuvent être chargées par des particules pour optimiser la diffusion infra rouge dans le sens de la propagation de la lumière. Ceci augmentera le chemin optique dans le sous module arrière donc son courant. Dans le cas de l'invention, les charges mises en oeuvre dans les différentes couches des deux panneaux ont pour but de diffuser la lumière incidente transmise à travers la première diode avec un angle le plus grand possible par rapport à l'axe de propagation de la lumière en évitant au maximum la rétrodiffusion. Le fait que les deux modules 11 b et 12b soient séparés permet d'avoir accès à la partie centrale du dispositif et donc d'améliorer la structure optique du dispositif. Ainsi, l'introduction dans les couches centrales de fines particules permet de faire diffuser la lumière ayant traversé le premier module. Selon la constitution de la couche semi-conductrice de ce premier module, le seuil de longueur d'onde des rayons lumineux non absorbés et diffusant vers le deuxième module sera choisi aux environs de 850 nm et la majorité de cette lumière se situera dans l'infrarouge ou le proche infrarouge. Le but de cette diffusion n'est pas comme dans le cas des modules classiques de renvoyer de la lumière sur la diode avant mais de la diffuser avec un angle de diffusion le plus large possible (entre 0 et 90° par rapport à l'axe de la lumière incidente) dans le deuxième module (module arrière). Les lois de la physique nous permettent de calculer la taille d des particules qui doivent être incorporées. Celle-ci doit être comprise entre 0.1 et 1.5p, le matériau doit être non absorbant avec un indice de réfraction n2 le plus haut possible (n1 étant l'indice de réfraction du matériau dans lequel sont incorporées les particules). La concentration et la taille des particules doivent être définies en fonction de l'épaisseur de la couche pour avoir un angle maximum de diffusion et pas ou très peu de rétrodiffusion. Selon la taille des particules les lois de diffusion de la lumière vont être différentes : Si le produit n2 x d est très inférieur à la longueur d'onde de la lumière, on est dans un modèle de diffusion de Rayleigh ; la lumière est diffusée à 360°; cette configuration est divulguée dans le brevet US20100059101 n'est pas celle retenue dans le cadre de la présente invention ; Si le produit n2 x d est de l'ordre de grandeur de la longueur d'onde de la lumière, en sélectionnant un couple (n2, d) on modifie l'angle de diffusion par rapport à l'axe de propagation de la lumière ; on cherchera 25 également à minimiser la rétrodiffusion de la lumière. La théorie de Mie permet de calculer la dimension des particules la mieux adaptée pour une diffusion maximum avec un angle maximum tout en minimisant au maximum la rétrodiffusion. La théorie de Mie est basée sur la résolution des équations de Maxwell dans 30 le cas d'une sphère de rayon R constituée d'un matériau d'indice np plongée dans un milieu d'indice ri,. Donnons ici à titre d'illustration les équations de Mie donnant les sections efficaces de diffusion : L) 2 Chf = (2L + 1)(aL 12 + 11/L12 ) Avec x = kR,oùk = 27c I X,X étant la longueur d'onde. 2 9853 74 11 Avec L étant l'orde du développement multipolaire des champs en fonction de la symétrie sphérique. Si on ne prend en compte que le premier ordre, c'est-à-dire L=1, dans ce cas nous avons : a = 1111P 1,(111x)VL(x)-IFL(x)''L(rnx) n/YL (nix); (x) (x)VL (lm) 5 Avec m=nlin, Et IPLetLétant les fonctions cylindriques de Riccati-Bessel. L'homme de l'art aura à sa disposition les moyens de résoudre ces équations dans les cas d'application de la présente invention. Pour plus de détail on pourra se référer par exemple à la publication de Bohren C.F., Huffman D. 10 R., "Absorption and Scattering of light by small perfides", John Wiley and Sons, Inc., New York, NY, first edition (1983). Compte tenu des différents matériaux que l'on peut utiliser pour la cellule arrière (le 2ème module), le calcul de la taille des particules dépend de la 15 longueur d'onde que l'on va privilégier. Dans le cas d'un matériau avec un gap de 1.1eV on va essayer de maximiser la diffusion pour une longueur d'onde de l'ordre de 850nm (proche IR). Cette valeur représente la médiane des longueurs d'onde de la lumière reçue par le deuxième module après qu'elle ait traversée le premier module. Par exemple, pour un module avant 20 avec un matériau grand gap de 1,7 eV et un module arrière petit gap de 1,1 eV cette médiane sera située dans l'intervalle 700-1000 nm qui donne une médiane à 850 nm qui a servi d'exemple dans les calculs de diffusion. Les résultats de modélisation sont donnés plus loin dans la description Dans le cas de l'incorporation des particules dans le polymère, à l'interface des deux sous modules, ce dernier doit être transparent et assurer deux fonctions principales, servir de matrice dispersante pour les particules et d'encapsulant pour assurer la protection du panneau contre les éléments climatiques. Ce polymère peut par exemple être de l'EVA (Ethylène Vynil Acétate), du PVB (Polyvinlyle Butyrale) ou du silicone ou tout autre élastomère isolant et transparent permettant d'encapsuler des panneaux solaires avec une durée de vie supérieure à 20 ans. Les figures 4a, 4b, 4c et 4d représentent des vue de détail de la structure de la partie centrale d'une diode selon trois modes de réalisation différents de l'invention. La figure 4a reprend la figure 3b et indique trois modes de réalisation 5 possibles de l'invention qui sont représentés sur les figures 4b, 4c et 4d. Sur la figure 4b, les particules diffusantes dont l'indice et la taille sont calculés selon la méthode discutée plus haut en relation avec la figure 3b sont incorporées dans l'électrode 140b. Sur la figure 4c, lesdites particules diffusantes sont incorporées dans la 10 couche d'encapsulant diffuseur 150b. Sur la figure 4d, les particules diffusantes sont incorporées dans l'électrode 160b. Dans les trois cas c'est l'indice du milieu qui change(nm), ce qui fait que le rapport m des indices entre la particule np et le milieu m=np/nm ( comme 15 défini plus haut) va changer et aura une influence sur la diffusion de la lumière. La taille de la particule devra en principe être adaptée pour une maximisation de la diffusion. Néanmoins dans notre cas pratique, la différence d'indice entre le matériau encapsulant (généralement autour de 1,5) et le TCO (généralement 1,9-2 à 600 nm mais qui est même plus petit 20 pour les grandes longueurs d'onde) n'est pas excessivement grand pour influencer de façon significative le résultat de la diffusion. En effet comme mentionné précédemment la taille de la particule est choisie pour une diffusion maximale pour une longueur d'onde moyenne sur le spectre. Ce qui fait qu'une variation de 10 à 20% du diamètre de la particule peut être 25 tolérée. Sinon, si nécessaire, une légère adaptation de la taille de la particule pourra être faite lorsque les particules seront insérées dans le TCO. En cas d'intégration dans le TCO on privilégiera l'incorporation des particules dans le TCO en contact avec l'absorbeur petit gap. 30 Les figures 5a, 5b et 5c représentent respectivement les courbes de distribution angulaire des diffusions dues à la couche d'encapsulation dans plusieurs modes de réalisation de l'invention. Ces figures ne constituent que des exemples de l'incorporation des particules dans l'encapsulant. On aurait pu au même titre faire des courbes 35 identiques pour établir les mêmes courbes de distribution angulaire dans les cas de la réalisation de l'invention par incorporation de particules diffusantes dans les électrodes 140b et/ou 160b. On prend à titre d'exemple illustratif les hypothèses suivantes : - n2 (indice des particules fines implantées dans la matrice polymère) 2.61 - n1 (Indice la matrice polymère de l'encapsulant): 1.5 - Longueur d'onde dans le vide : 850 nm - d = diamètre de la fine particule en p Les calculs selon la modélisation de Mie donnent alors les valeurs suivantes : D 0.04 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 Efficacité de la 0.001 1 0.043 0.657 2.773 3.75 4.09 4.712 diffusion vers l'avant Efficacité de la 0.001 5 0.055 0.413 0.215 1 0.652 1.655 1.983 diffusion vers l'arrière D 0.6 0.7 0.8 0.9 1 1.5 5 Efficacité de la diffusion 4.712 3.57 2.759 1.58 1.92 2.44 2.17 vers l'avant Efficacité de la diffusion 1.983 7.716 12.06 5.528 8.98 5.94 24.45 vers l'arrière La diffusion vers l'avant porte souvent le nom de « Forward scattering ». La 15 diffusion vers l'arrière porte souvent le nom de « Backward scattering ». La meilleure solution dans l'exemple de réalisation privilégié est alors obtenue pour des particules de 0.3 p où le rapport forward scattering sur back scattering est le plus fort. De plus cette information est confirmée par la distribution angulaire de la diffusion : 20 Figure 5a : distribution angulaire pour d=0.2p et longueur d'onde dans le vide 850 nm ; Figure 5b : distribution angulaire pour d=0.3p et longueur d'onde dans le vide 850 nm ; Figure 5c : distribution angulaire pour d=0.4p et longueur d'onde dans le 25 vide 850 nm. Les différents graphes montrent bien que pour des particules de 0.2 p il existe un peu de back scattering, que pour d=0.3 p l'angle de diffusion est bien ouvert avec pas de back scattering et que pour d=0.4 p on voit réapparaitre un peu de back scattering avec une diminution de l'angle de diffusion. Une taille de particule de 0.3p est donc la mieux adaptée dans le cadre du calcul prenant les hypothèses suivantes, longueur d'onde 850 nm, matrice polymère ayant un indice de 1.5 et des particules ayant un indice de 2.61. On peut refaire ce calcul en fonction des différents paramètres, indice du 10 milieu recevant les particules, indice des particules de charge et longueur d'onde. La plupart des matrices polymères ayant un indice de 1.5, la taille optimale des particules permettant une diffusion avec un angle le plus grand possible et avec la rétrodiffusion la plus faible possible sera de l'ordre de 0.1 à 2p 15 maximum. La plage de diamètre des particules est comprise dans l'enveloppe très large donnée pour d'autres applications, notamment dans le brevet US20100059101. En revanche, ce document explique clairement (paragraphe [0090]) que le but de la charge est de diffuser la lumière à la fois 20 dans la diode aSi et la pSi. Ceci ne laisse aucune ambigüité sur le fait que, selon la divulgation de cette invention, ce qui est recherché est de la diffusion vers l'avant et de la rétrodiffusion. Ce document détermine une première fourchette entre 0.1 et 10p puis une fourchette optimum plus petite entre 0.5 et 2p, supérieure aux valeurs obtenues dans le cas de l'application au 25 dispositif de l'invention. Les figures 6a et 6b représentent l'effet de réflexion à l'arrière respectivement dans une cellule photovoltaïque à structure micro-morphe de l'art antérieur et dans une structure split dans un mode de réalisation de 30 l'invention. La structure du dispositif selon l'invention permet de déposer la couche réfléchissante à rugosité contrôlée sur le verre. Cette rugosité permet d'avoir une réflexion diffusive optimale avec une faible absorption du miroir. . Ce miroir va réfléchir la lumière diffusée par les particules incluses dans les 35 couches 140b, 150b et 160b et permettre ainsi à cette dernière d'augmenter son nombre de trajets à travers les couches absorbantes. Comme décrit sur les figures 2b et 2c, la réalisation de la rugosité contrôlée peut être obtenue, soit par dépôt d'agrégats de l'ordre d'un micromètre disposées régulièrement sur le verre, soit par gravure micrométrique du verre. Le miroir diffusif sera obtenu par dépôt conforme d'un métal sur cette structure. Les figures 7a et 7b représentent respectivement les courbes courant/tension des diodes avant et arrière dans un mode de réalisation de l'invention. La connexion électrique des diodes de chacun des modules (frontale ou avant et arrière) fabriqués et optimisés séparément s'effectue sans perte d'efficacité de chacun des modules. Les rendements de conversion des deux diodes, dont les valeurs sont indiquées sur les figures 7a et 7b sont préservées par le montage en parallèle des deux diodes. Les sigles figurant sur les figures ont les significations suivantes: Jsc : Densité de courant (mA/cm2) de la cellule photovoltaïque ; Voc : Tension circuit ouvert (V) de la cellule ; FF : Facteur de forme (%) de la cellule = VMax x JMax /Jsc x VOC Rendement : Jsc x VOC x FF/Puissance incidente (une valeur de 1 kW/m2 correspond à la norme Spectra AM 1 .5) On assemblera les cellules photovoltaïques selon l'invention en panneaux solaires destinés eux-mêmes à être groupés en unités de production d'électricité et à être montés sur le site de production d'énergie électrique et d'être reliés au réseau local (maison, immeuble...) ou étendu, dans le cas d'assemblages d'un nombre de cellules. Avantageusement, un premier ensemble de premières cellules Cl de grand côté de dimension L et de petit côté de dimension 11 sont mises en série par leur grand côté et un deuxième ensemble de deuxièmes cellules C2 de dimension L x 12 également montées en séries sont combinées. Les dimensions 11 et 12 sont choisies de tel sorte que leur rapport soit égal au rapport des tensions circuit ouvert aux bornes de Cl et C2. Les exemples décrits ci-dessus sont donc donnés à titre d'illustration de certains des modes de réalisation de l'invention. Ils ne limitent en aucune manière le champ de l'invention qui est défini par les revendications qui suivent. REVENDICATIONS1. Cellule photovoltaïque comprenant : Un premier module (11b) comprenant, sur un premier substrat (110b) transparent à une lumière incidente, une première et une deuxième électrodes (120b, 140b) enserrant un premier matériau (130b) choisi pour photo-convertir un rayonnement lumineux de longueur d'onde inférieure à un seuil de longueur d'onde et sensiblement transparent aux rayonnements lumineux de longueur d'onde supérieure audit seuil, les première et deuxième électrodes et le premier matériau déposés en couches minces sur le premier substrat, Un deuxième module (12b) comprenant sur un deuxième substrat (190b), une troisième et une quatrième électrodes (160b, 180b) enserrant un deuxième matériau (170b) choisi pour photo-convertir un rayonnement lumineux de longueur d'onde supérieure audit seuil de longueur d'onde, les troisième et quatrième électrodes et le deuxième matériau déposés en couches minces sur le deuxième substrat, Lesdits premier et deuxième modules étant montés solidairement ensemble, la deuxième et la quatrième électrodes étant séparés par un encapsulant (150b) d'indice de réfraction n1 et étant reliés électriquement par deux connexions électriques parallèles de la 1 ère et de la 3ème électrodes (1210b, 1810b) et de la 2ème et de la 4ème électrodes (1410b, 1610b), ladite cellule photovoltaïque étant caractérisée en ce que sont insérées dans au moins un des éléments choisis dans le groupe de l'encapsulant (150b) et des deuxième et quatrième électrodes (140b, 160b) des particules diffusantes l'indice de réfraction n2 supérieur à n1 et de dimension caractéristique d choisis pour maximiser l'angle de diffusion et minimiser la rétrodiffusion aux longueurs d'onde supérieures audit seuil. 2. Cellule photovoltaïque selon la revendication 1, caractérisée en ce que lesdites particules diffusantes sont insérées dans l'encapsulant diffuseur (150b). 3. Cellule photovoltaïque selon la revendication 1, caractérisée en ce que lesdites particules diffusantes sont insérées dans au moins l'une des deuxième et quatrième électrodes (140b, 160b) 4. Cellule photovoltaïque selon l'une des revendications 1 à 3, 10 caractérisée en ce que la 3ème électrode est constituée par un réflecteur miroir à rugosité contrôlée. 5. Cellule photovoltaïque selon l'une des revendications 1 à 4, 15 caractérisée en ce que l'encapsulant (150b) est constitué d'un polymère. 6. Cellule photovoltaïque selon l'une des revendications 1 à 5, caractérisée en ce que la 1 ère la 2ème et la 4ème électrodes sont en Transparent Conductive Oxyde. 20 7. Cellule photovoltaïque selon l'une des revendications 1 à 6, caractérisée en ce que le premier matériau est choisi pour une photo-conversion optimale de la lumière visible. 25 8. Cellule photovoltaïque selon l'une des revendications 1 à 7, caractérisée en ce que l'épaisseur du premier matériau est choisie pour une photo-conversion optimale de la lumière visible en fin de vie de la cellule. 9. Cellule photovoltaïque selon l'une des revendications 1 à 8, 30 caractérisée en ce que le premier matériau est un matériau amorphe grand gap. 10. Cellule photovoltaïque selon l'une des revendications 1 à 9, caractérisée en ce que le deuxième matériau est un matériau petit gap. 35 2 9853 74 19 11. Cellule photovoltaïque selon la revendication 10, caractérisée en ce que le deuxième matériau est choisi dans le groupe comprenant le SiGe, le pc-Si, le poly-Si et le CIGS. 5 12. Cellule photovoltaïque selon l'une des revendications 1 à 11, caractérisée en ce que l'indice de réfraction n2 et la dimension caractéristique d sont choisis en appliquant les lois de Mie. 13. Cellule photovoltaïque selon la revendication 12, 10 caractérisée en ce l'application de la loi de Mie est faite à une longueur d'onde sensiblement égale à la moyenne de la plage d'absorption du deuxième module. 14. Cellule photovoltaïque selon la revendication 11, 15 caractérisée en ce que l'indice de réfraction n2 est au minimum égal à 2,5 et la dimension caractéristique d est égale sensiblement à 0,3 microns. 15. Panneau solaire comprenant au moins deux ensembles photovoltaïques selon l'une des revendications 1 à 14, le premier ensemble 20 comprenant des premières cellules Cl mises en série par leur grand côté de dimension L, et le deuxième ensemble comprenant des deuxièmes cellules C2 mises en série par leur grand côté de même dimension L et ayant chacune une dimension L x 11 et L x 12 respectivement, ledit panneau étant caractérisé en ce que le rapport des dimensions 11 et 12 desdites premières 25 et deuxièmes cellules desdits ensembles est égal au rapport des tensions circuit ouvert de Cl et C2.