Brevet FR3004288A1 — publié le 20141010

PANNEAU SOLAIRE AUTOREFROIDISSANT DESCRIPTION Pour répondre à la problématique de la durée de vie du capteur photovoltaïque qui décroit fortement en fonction de la température, la présente invention propose une réalisation optimisée d'un panneau solaire autorefroidissant dont l'objectif est d'assurer une stabilisation de la température des cellules solaires et de se rapprocher des températures fixées en condition standard de test (25°C), en particulier dans les pays à fort ensoleillement et chauds. Du fait de telles conditions extrêmes, cette invention nécessite une optimisation du refroidissement des cellules. Les solutions développées ou préconisées à ce jour par les acteurs du domaine photovoltaïque (panneaux hybrides, ventilation naturelle,...) permettent de maintenir partiellement les performances de rendement des cellules photovoltaïques, et ne conviennent donc pas pour répondre à notre objectif. Pour répondre à cet objectif, la réalisation du panneau solaire autorefroidissant nécessite plusieurs étapes de réalisations technologiques. Cette invention est constituée d'un panneau photovoltaïque (PV) pourvu de modifications propres, et d'un échangeur de chaleur calibré (6) fixé sur la face arrière du panneau photovoltaïque (b). De la laine de verre (7) est apposée contre l'échangeur de chaleur (6) et une paroi de Polyméthacrylate de méthyle (8) constitue l'arrière du panneau solaire autorefroidissant. Un cadre en aluminium (9) encapsule et consolide l'ensemble, finalisant ainsi le panneau solaire autorefroidissant. Pour permettre la circulation du fluide dans l'échangeur (6), nécessaire au refroidissement des cellules solaires (2), le panneau solaire autorefroidissant est destiné à être raccordé à un circuit de circulation de fluide commandé par une sonde de température. Un doigt de gant (5) est donc inséré dans l'étape de réalisation du panneau photovoltaïque décrit ci-après. Le panneau photovoltaïque (PV) est constitué de plusieurs couches minces de matériaux (verre (1), matrice surfacique de cellules solaires agencée en lignes et en colonnes (respectivement comprises entre 8 et 12, et entre 3 et 6) avec des valeurs préférentielles respectives de 12 et 6 (2), et EVA (3)) comprimées sous une pression de 0 à 1 bar et une température de 130 à 150°C pendant environ 720 secondes (procédé de Laminage). Les dimensions des cellules solaires sont typiquement de 6 à 300 mm, avec une dimension la plus courante de 125 mm sur 125 mm. La couche de verre et la couche d'EVA constituent respectivement la face avant (a) et la face arrière du PV (b). La boîte de jonction (4) est fixée sur la face arrière du PV (b) de telle manière à ce qu'elle ne soit pas dans la zone correspondant à la projection des cellules solaires dans le plan de coupe A (voir figure 2). Un doigt de gant (5), prévu pour pouvoir insérer une sonde de température, est fixé sur la face arrière du PV (b). L'échangeur de chaleur (6) est un tube en PolyVinyliDene Fluoride (PVDF). Ce matériau est choisi pour ses très bonnes propriétés mécaniques, thermiques, sa résistance aux agents chimiques les plus corrosifs permettant un large choix de fluide pour l'échangeur, et thermoplastiques donnant lieu à son caractère recyclable. Le faible rayon du tube choisi permet d'optimiser le transfert thermique, le rayon interne étant typiquement comprit entre 3 et 20 mm et le rayon externe étant typiquement comprit entre 4 et 24 mm, avec pour valeurs préférentielles 6 mm (interne) et 8 mm (externe). L'échangeur de chaleur est disposé en forme de serpentin de manière à maximiser la surface de contact avec les cellules solaires (2) au travers de la couche d'EVA (3). Le tube est modelé par chauffage pour éviter de pincer le tube de manière à obtenir un rayon de courbure entre 8 et 40 mm, selon le rayon utilisé pour le tube constituant l'échangeur de chaleur, et avec une valeur 45 préférentielle d'environ 10 mm. Il est fixé sur la face arrière du panneau photovoltaïque (a) par une colle thermique. La laine de verre (7) est apposée contre l'échangeur de chaleur (6), la boîte de jonction (4), la couche d'EVA (3) et le doigt de gant (5), et permet d'isoler thermiquement l'échangeur de chaleur (6) du milieu extérieur (arrière et latéral). Une paroi de Polyméthacrylate de méthyle (PMMA) (8) vient 50 comprimer la laine de verre (7) et constitue la paroi arrière du panneau solaire autorefroidissant (b). Un cadre en aluminium (9) englobe l'ensemble {panneau photovoltaïque, échangeur de chaleur, laine de verre et PMMA}, permettant de consolider et de finaliser le panneau solaire autorefroidissant. Enfin, des trous sont percés dans le cadre en Aluminium (9) pour permettre le passage de la 55 connectique de la boîte de jonction, le passage du tube de l'échangeur de chaleur (6), et la pose du doigt de gant (5) pour la sonde de température. Un joint de type passe-fil est utilisé au niveau des trous pour consolider la pose de l'échangeur de chaleur (6) et s'affranchir des vibrations provoquées par la circulation du fluide dans le tube de l'échangeur de chaleur. REVENDICATIONS1. Panneau solaire autorefroidissant constitué d'un panneau photovoltaïque (PV) et d'un échangeur de chaleur (6). 2. Panneau solaire autorefroidissant selon la revendication 1, caractérisé en ce que le panneau photovoltaïque (PV) est constitué de plusieurs couches minces de matériaux (verre 85 (1), matrice surfacique de cellules solaires (2) agencée en lignes et en colonnes (respectivement comprises entre 8 et 12, et entre 3 et 6) avec des valeurs préférentielles respectives de 12 et 6, et EVA (3)) comprimées sous une pression de 0 à 1 bar et une température de 130 à 150°C pendant environ 720 secondes (procédé de Laminage). Les dimensions des cellules solaires sont typiquement de 6 à 300 mm, avec une dimension 90 courante de 125 mm sur 125 mm. La couche de verre et la couche d'EVA constituent respectivement la face avant (a) et la face arrière (b) du PV. 3. Panneau solaire autorefroidissant selon la revendication 2 caractérisé en ce qu'il est constitué d'une boîte de jonction (4) fixée sur la face arrière (b) du PV de telle manière à ce qu'elle ne soit pas dans la zone correspondant à la projection des cellules solaires dans le 95 plan de coupe D, et d'un doigt de gant (5), prévu pour pouvoir insérer une sonde de température, également fixé sur la face arrière du PV (b). 4. Panneau solaire autorefroidissant selon l'une des revendications 1 et 2, caractérisé en ce que l'échangeur de chaleur (6) est en PolyVinyliDene Fluoride (PVDF) et qu'il est disposé en forme de serpentin de manière à maximiser la surface de contact avec les cellules solaires 100 (2) au travers de la couche d'EVA (3) avec un rayon de courbure préférentiel d'environ 10 MM. 5. Panneau solaire autorefroidissant selon l'une des revendications 2 et 4 caractérisé en ce que l'échangeur de chaleur (6) à fluide caloporteur est collé avec une colle thermique sur la face arrière du panneau photovoltaïque (b) constituée par la couche d'EVA (3). 105 6. Panneau solaire autorefroidissant selon la revendication 3, caractérisé en ce que de la laine de verre (7) est apposée contre l'échangeur de chaleur (6), la boîte de jonction (4), la couche d'EVA (3) et le doigt de gant (5), et permet d'isoler thermiquement l'échangeur de chaleur (6) du milieu extérieur (arrière et latéral). 7. Panneau solaire autorefroidissant selon la revendication précédente, caractérisé en ce 110 qu'une paroi de Polyméthacrylate de méthyle (PMMA) (8) vient comprimer la laine de verre (7) et constitue la paroi arrière du panneau solaire autorefroidissant, et en ce qu'un cadre en aluminium (9) englobe l'ensemble {panneau photovoltaïque, échangeur de chaleur, laine de verre et PMMA}, permettant de consolider et de finaliser le panneau solaire autorefroidissant. 8. Panneau solaire autorefroidissant selon la revendication précédente, caractérisé en ce 115 que des trous sont percés dans le cadre en Aluminium (9) pour permettre le passage de la connectique de la boîte de jonction, le passage du tube de l'échangeur de chaleur (6), et la pose du doigt de gant (5) pour la sonde de température.