Brevet FR3077929A1 — publié le 20190816

-1 - Dispositif optique photonique et plasmonique rapporté à un module photovoltaïque Introduction à l'art : La fabrication de module photovoltaïque cristallin requiert le processus suivant : nettoyage du verre ou positionnement d'un matériau à forte transparence positionnement d'un film encapsulant EVA « Ethylène Vinyle Acétate » qui est en majorité de l'éthylène vinyle acétate sur le verre ou matériau à forte transparence soudure d'un ruban de cuivre ayant une couche de protection à base d'un alliage à base d'argent, de plomb et d'étain : la température de la soudure n'excède pas 250°C et ne dure pas plus de 3 secondes par cellules solaires ayant des zones en forme de ligne collecteur de courant des métallisations de l'émetteur sur une largeur de 1,5 à 3 millimètres interconnexion de la polarité négative 'face avant d'une cellule d'un substrat de type P à la polarité positive 'face arrière d'une cellule d'un substrat de type P` par exemple disposition en rangée de cellules soudées interconnexion des rangées pour un montage en série des cellules solaires nécessitant une soudure de chaque ligne de collecteur de courant positionnement d'un film encapsulant sur la matrice de cellules positionnement d'un film arrière de protection électrique ou d'un verre ou autre matériaux isolant lamination à des fins d'encapsulation des cellules solaires Cette technique est unilatéralement utilisée mais a des inconvénients : le matériau encapsulant EVA a une viscosité d'une grande variabilité en fonction de la température ce qui induit une pression mécanique sur l'ensemble du dispositif des cellules solaires interconnectées le matériau encapsulant EVA contenant 1% d'eau libère de l'acide acétique et du peroxyde d'hydrogène en permanence qui se retrouvent piégés dans le module photovoltaïque entrainant des corrosions, des réactions chimiques avec les surfaces des cellules solaires, des réactions chimiques avec la surface intérieure du verre et crée la corrosion du verre par la formation de halogénures qui sont des pièges d'électrons mais aussi avec le polymère utilisé en protection électrique du module le matériau EVA ayant un indice de réfraction part réelle variant entre 1,49 et 1,47 sur la bande de rayonnement solaire, ce qui correspond une réponse spectrale proche du verre blanc utilisé, à savoir que le verre ait un traitement particulier le matériau EVA étant réticulé à la surface du verre, il est très difficile de séparer par quelques techniques que ce soient le film EVA du verre et le recyclage du verre comportant l'EVA rend les matériaux constituant le verre trop pollués et donc rendent le recyclage du module non fonctionnel l'encapsulation de 60 cellules solaires sur silicium monocristallin de wafer de format pseudo carré de 156mm de côté obtenu par la méthode de croissance Czochralski, « CZ » cellule à homojonction et émetteur homogène de 18,6% de rendement entraine les pertes suivantes : à partir d'un ruban interconnectant en série les cellules de 2mm de largeur par 0,2mm d'épaisseur et interconnectant les rangées de cellules therrno-soudées par un ruban de 5 par 0,3mm, les pertes électriques sont de 2,5% les pertes optiques sont de 1% pour un verre avec une couche de silice poreuse d'indice de réfraction variant entre 1,23 et 1,33 pour un verre de transmittance sur le spectre solaire de 93% le module cristallin de ces 60 cellules solaires de 18,6% aura un rendement de 15,85% soit 2,75% et son comportement en température sera très affecté par l'encapsulation la cellule solaire de 18,6% sur silicium CZ d'orientation « 1-0-0» à émetteur homogène aura un coefficient de variation de sa puissance par rapport à la température d'un facteur négatif de 0,45%/°Kelvin et le module cristallin utilisant l'EVA entre autre aura un coefficient de variation de sa puissance d'un facteur négatif de 0,51%/°K la combinaison des matériaux verres à 93% de transmittance avec l'EVA et des cellules à émetteur homogène est compatible mais l'évolution technologique des cellules à homojonction vers des émetteurs sélectifs et des passivations arrières, la réponse spectrale des cellules évoluent grandement rendant la combinaison des matériaux d'un module impropre et non efficiente le module cristallin silicium se caractérise également par le comportement optique du silicium à savoir un fort coefficient d'absorption dans les ultra-violets « UV » et une quasi transparence aux infrarouges « IR » et le comportement en fonction de la température d'un module cristallin est intimement lié à la capacité de capter la bande solaire spectrale dont les longueurs d'onde de 250 à 1300nm représentant 80% du spectre -2- La présente invention décrit un dispositif intégré optique et photonique permettant de filtrer le spectre lumineux par trois composants pour apporter à la jonction de cellule solaire les photons aux longueurs d'onde absorbées et transmettre les longueurs d'onde utiles à des applications sous le panneau photovoltaïque et réfléchir les longueurs d'onde qui ne sont pas utiles à la production photovoltaïque. 5 Description du dispositif optique photonique et plasmonique rapporté à un module photovoltaïque Dispositif optique photonique et plasmonique rapporté à un module photovoltaïque caractérisé selon les 10 figures 1 et 2 en ce qu'il comporte : - Des rangées de cellules solaires (1) ayant une surface frontale (1f) et une surface arrière (1r) et interconnectées pour former une matrice (2) ayant une aire (2s) incluant les espaces libres entre rangées de cellules solaires, encapsulée entre un dioptre entrant (4) et sortant (7) dont la distance (e) séparant deux rangées de cellules solaires (1) est égale ou inférieure au segment le plus long d'une 15 cellule solaire (1) Une aire de transmission lumineuse (LS) constituée des intervalles (e) entre rangées de cellules solaires (1) définie selon le ratio surfacique avec l'aire (2s) tel que (LS) soit supérieure ou égale à 0,42 de l'aire (2s) Un dispositif optiquè photonique et plasmonique (8) rapporté et non collé sur la surface (7") et d'une 20 surface égale à l'aire (2s) composé d'un filtre optique (8fd) et d'un concentrateur photonique (8ce) et d'un filtre plasmonique (8fp), le dispositif (8) est positionné exactement en superposition parallèle en tout point de l'aire (6S) pour réfléchir une sélection de rayons lumineux vers la face arrière (1r) des cellules solaires et pour transmettre une sélection de bandes spectrales correspondant précisément et exclusivement aux différents pics d'absorptions des photo récepteurs des végétaux héliotropes 25 couvrant les trois mécanismes de développement du végétal à savoir la photo morphogénèse, la photo synthèse et le photo périodisme. Le dispositif (8) est positionné pour ne pas être en surimposition sur les boitiers de connexion (6+) et (6-) comme le montre la figure n°1 avec un espace entre le dispositif (8) et le module photovoltaïque défini par la distance (d) entre la face (7") du dioptre sortant du module photovoltaïque et le dispositif 30 (8) qui est comprise entre 0 et 1m assurant que le dispositif (8) est rapporté et non collé par un adhésif ou un encapsulant au module photovoltaïque mais en tout point parallèle. Le dispositif optique photonique et plasmonique rapporté à un module photovoltaïque selon la figure n°2 35 caractérisé en ce que l'espace libre de passage de lumière entrant à travers le module photovoltaïque soit d'une largeur (e) entre deux rangées de cellules solaires (1) et de la longueur de la rangée de cellules solaires (1) pour former l'aire (LS). 40 Ce dispositif optique photonique et plasmonique rapporté à un module photovoltaïque selon les figures 1 et 2 caractérisé en ce que la face supérieure de la matrice (2) de cellules solaires soit encapsulée avec la surface (4') du dioptre entrant (4) par un matériau encapsulant (5) choisi parmi les silicones, les acryliques, les thermoplastiques et que la surface (4") soit d'un indice de réfraction inférieur de 10% à l'indice de réfraction du dioptre entrant (4). 45 Ce dispositif optique photonique et plasmonique rapporté à un module photovoltaïque selon les figures n°1 et 2 caractérisé en ce que la surface du dispositif optique et photonique (8) ait une surface égale à l'aire (2s) et constitue deux plans parallèles. 50 Le dispositif optique photonique et plasmonique (8) est conçu pour que la réflexion des rayons lumineux correspond à 80% de la réponse spectrale de la face arrière d'une cellule solaire bifaciale dont la figure n°3 donne le comportement par l'Efficience Quantique Interne (IQE) et Externe (EQE) : le filtre à dichroïsme 55 doit donc avoir la propriété de réfléchir des bandes spectrales entre 400 et 1100nm. La réponse spectrale (SR) de cette cellule solaire bifaciale a un extrêmum à 1000nm, donc toute onde corpusculaire ayant un photon de longueur d'onde de 1000nm et ayant traverser l'aire (LS) devra au-moins être réfléchi par le filtre plasmonique 8fp pour que la face arrière de la cellule solaire face arrière (1r) ait une 60 absorption maximale dans sa jonction NP. -3- Le dispositif optique photonique et plasmonique rapporté à un module photovoltaïque selon la figure n°4 caractérisé en ce que le dispositif optique et photonique (8) comporte : - un filtre optique (8fd) qui peut être soit filtre à dichroïsme tel qu'un miroir de Bragg, un filtre multiréfringent, un filtre à multiréfringences variables 5 un concentrateur photonique (8c) qui est un complexe de matériaux laminés dopés par des nano dots ou des pigments fluorescents ou la combinaison de nano dots et de pigments fluorescents. - un filtre plasmonique (8fp) qui est un complexe de polymère dopé par des nano-objets d'un métal défini et de forme prédéfinie et selon une densité précise et un agencement de monocouche précisément. 10 Le filtre optique (8fd) est un filtre à dichroïsme préférentiellement et à multiréfringence variable très préférentiellement et selon la figure n°8 comporte : - une combinaison de couches (8a) et (8b) formant un nano-laminé dont chaque (8a) et (8b) varie en épaisseur comprise entre 2Angstr6m et 500Angstrèm chacune 15 la couche (8a) est la première et la dernière couche du nano-laminé à indice de réfraction part réelle compris entre 1,45 et 1,55 sur la bande spectrale de 300 à 1600nrn la couche (8b) est la combinaison de (8a) dont l'indice de réfraction part réelle varie entre 1,6 et 2 sur la bande spectrale de 300 à 1600nm. 20 Selon la figure n°4 le filtre (8fd) réfléchit une bande spectrale principale entre 600 et 1300nm ce qui correspond à 80% de la réponse spectrale de la face arrière de cellule solaire bifaciale (1r) : la figure n°4 ne fait état du comportement en réflexion et transmission pour un angle fixe de 8°, dont la bande spectrale réfléchie va varier vers de 100nm soit de 500 à 1100nm pour un angle de 80°. La transmission du filtre (8fd) assure une transmission de l'onde corpusculaire incidente sur le concentrateur 25 photonique (8ce) soit pour un angle de 8° la transmission spectrale de 400-600nm. Le concentrateur photonique (8ce) est un complexe de milieux photoniques et comporte au-moins un milieu photonique parmi : - un polymère choisi parmi les résines silicone et époxy, poly éthylènes, les acryliques, les polyamides, les 30 polycarbonates et dopé par un pigment à partir du pérylène et préférentiellement de N,N-Bis(2,6- diisopropylpheny1)-1,6,7,12-tetraphenoxyperylene-3,4:9,10-tetracarbonate (C72 H58 N2 08) - un polymère choisi parmi les résines silicone et époxy ,poly éthylènes, les acryliques, les polyamides, les polyacrylamides, les polycarbonates et dopé par une protéine de phycobilisome un polymère choisi parmi les résines silicone et époxy poly éthylènes, les acryliques, les polyamides, les 35 polyacrylamides, les polycarbonates et dopé par une famille de nano dots décrite dans une autre demande de brevet d'invention du même auteur à savoir un noyau du nano cristal (N) constitué d'un alliage à base de Ct-An où Ct est une combinaison anionique choisie parmi le Cadniurn, Zinc, Mercure, Copperniciurn ou de leurs alliages par combinaison de Cd, Zn, Hg, Cn et où An est une combinaison cationique choisie parmi le Tellure, Sélénium, Soufre ou de leurs alliages par 40 combinaison de Te, Se, S et d'une enveloppe (E) autour du noyau (N) par des alliages de (Ct- An)CtxBd, à gradient de concentration dont Bd est un atome choisi par le S, Se, Cu, In, Ga ou la combinaison d'un alliage de S, Se, Cu, In, Ga. Le pigment fluorescent peut être choisi parmi le R305 et A699 dont l'absorption maximale est à 580nm pour une émission centrée sur 670nm pour le R305 et 720nm pour le A699 ou la combinaison 45 de ces deux pigments fluorescents. Le concentrateur photonique (8ce) peut comporter la combinaison des milieux photoniques parmi : - un polymère choisi parmi les résines silicone et époxy, poly éthylènes, les acryliques, les polyamides, les polycarbonates et dopé par un pigment à partir du pérylène et préférentiellement de N,N-Bis(2,6- 50 diisopropylpheny1)-1,6,7,12-tetraphenoxyperylene-3,4:9,10-tetracarbonate (C72 H58 N2 08) un polymère choisi parmi les résines silicone et époxy , poly éthylènes, les acryliques, les polyamides, les polyacrylamides, les polycarbonates et dopé par une protéine de phycobilisome un polymère choisi parmi les résines silicone et époxy, poly éthylènes, les acryliques, les polyamides, les polyacrylamides, les polycarbonates et dopé par une famille de nano dots décrite dans une autre 55 demande de brevet d'invention du même auteur à savoir un noyau du nano cristal (N) constitué d'un alliage à base de Ct-An où Ct est une combinaison anionique choisie parmi le Cadnium, Zinc, Mercure, Coppernicium ou de leurs alliages par combinaison de Cd, Zn, Hg, Cn et où An est une combinaison cationique choisie parmi le Tellure, Sélénium, Soufre ou de leurs alliages par combinaison de Te, Se, S et d'une enveloppe (E) autour du noyau (N) par des alliages de (Ct- 60 An)CtxBdz à gradient de concentration dont Bd est un atome choisi par le S, Se, Cu, In, Ga ou la combinaison d'un alliage de S, Se, Cu, In, Ga. -4- Le pigment fluorescent peut être choisi parmi le R305 et A699 dont l'absorption maximale est à 580nm pour une émission centrée sur 670nm pour le R305 et 720nm pour le A699 ou la combinaison de ces deux pigments fluorescents. 5 Le concentrateur photonique (8ce) est un complexe de matériaux laminés dopés par des nano dots ou des pigments fluorescents ou la combinaison de nano dots et de pigments fluorescents. La famille de nano dots est définie par une autre invention du même inventeur décricant un nano cristal Ct-An où Ct est une combinaison anionique choisie parmi le Cadnium, Zinc, Mercure, Copperniciurn ou de leurs alliages par combinaison de Cd, 10 Zn, Hg, Cn et où An est une combinaison cationique choisie parmi le Tellure, Sélénium, Soufre ou de leurs alliages par combinaison de Te, Se, S. Le complexe de nano-cristaux a une enveloppe au noyau (N) par des alliages de (Ct-An)CtxBdz à gradient de concentration dont Bd est un atome choisi par le S, Se, Cu, In, Ga ou la combinaison d'un alliage de S,Se,Cu, In, Ga et qui sont formés par la technique ALE (Atomic Layer Epitaxy) ou par ALD (Atomic Layer 15 Deposition) ou la combinaison des deux dépôts sur la nano poudre constituée du nano cristal Ct-An. La formation de la couche externe (E) en alliage à gradient de concentration du nano dot par exemple (Cd.Se.-Teix) Cd'ZnySz crée une distorsion de maille cristalline : cette distorsion de maille augmente la relaxation plasmonique par la cristal semiconducteur contraint et la relaxation plasmonique permet de maitriser parfaitement la dégénérescence selon des niveaux orbitalaires qu'un cristal non contraint ne permet pas. 20 Le concentrateur photonique (8ce) est un dispositif ultra Raman ainsi constitué de différentes couches à densité variable du nano dot selon la couche et de la densité de pigments pour former le complexe photonique dont 25 l'efficacité de fonctionnement est assuré par la bande spectrale incidente transmise par le filtre optique (8fd) pour limiter le parasitage photonique et que l'émission photonique une photoluminescence la plus élevée possible. La combinaison du filtre (8fd) et du concentrateur photonique (8ce) assure la réduction de l'absorption par les 30 nano dots puisque le spectre incident sur les nano dots est pré-sélectionné et correspond à la photo- luminescence maximale. Selon la figure n°8, le filtre optique (8fp) plasmonique comporte : 35 - un polymère choisi parmi les poly éthylènes, les acryliques, les polyamides, les polycarbonates, les résines choisies parmi l'époxy, silicone - une densité de nano miroirs (8g) inférieure à 70% mais préférentiellement de densité comprise entre 20 et 50%, dont les nano miroirs sont des nano poudres de métaux d'une forme géométrique particulière et préférentiellement polygonale et disposés par couche pour former une monocouche. 40 Le nano miroir a une forme polygonale d'une géométrie préférentiellement définie par le rapport entre la section la plus longue du polygone et l'épaisseur du polygone qui doit être supérieur à 8 et très préférentiellement supérieur à 12 et inférieur à 16. Le nano miroir est un métal choisi parmi l'aluminium, le chrome, le nickel, l'argent, l'or. 45 Comme le montre la figure n°6 ce filtre optique (8fp) à fonctionnement plasmonique fonctionne selon le principe de la résonnance plasmonique locale à savoir que la fréquence des plasmons générés dans le nano miroir métallique par le flux de fermions sous l'action du champ électrique de l'onde corpusculaire d'un quanta donné qui est absorbé et diffusé de part et d'autre de la fréquence de résonnance. Etant donné la fonction du 50 filtre (8fp) que la présente invention veut calibrer sa résonnance sur le pic de conversion lumineuse de la face arrière (1r) d'une cellule solaire bifaciale symétrique sur silicium monocristallin de type N, soit à 1000nm, l'aspect ratio du nano miroir sera de 14 pour un matériau en argent dans le cas du constitution de ce filtre à la vitesse de Fermi la plus élevée possible. 55 L'absorption dans ce filtre (8fp) est strictement nécessaire, c'est pourquoi la densité de nano miroir est optimisée pour assurer une transmittance moyenne de 50% sur le spectre incident à savoir de 300 à 2800nm pour une réflexion maximale au pic de conversion lumineuse de la cellule solaire bifaciale (1r). Avantageusement, ce filtre est variable par l'ajustement de l'aspect ratio des nano miroirs (8g) afin que la 60 résonnance plasmonique locale soit toujours en phase avec le comportement spectral de la cellule solaire. -5- La figure n°7 montre le comportement spectral du filtre (8fp) qui ne parasite pas l'émission ultra Raman venant du concentrateur (8ce) lorsqu'une onde lumineuse incidente d'un angle inférieur à 60'diffractée est transmise à travers le dioptre (4) dans l'espace entre les cellules solaires de l'aire (LS) puis du dioptre (7) avant d'être polarisée par le filtre (8fd) afin de séparer la lumière en bandes spectrales afin qu'une bande de 580-1300nm soit 5 réfléchie vers la matrice (2) et notamment vers les cellules solaires bifaciales(1r) et qu'une autre bande spectrale de 350-600nm soit transmise au concentrateur (8ce) qui par absorption dans chaque nano cristal et son enveloppe cristalline du nano dot excitera les électrons du nano cristal de nano dot qui fonctionne par cascades photoniques successives et que ce nano dot puisse émettre une fluorescence stable et dont chaque nano dot ayant une enveloppe précise et différente afin que chaque nano dot émette précisément les longueurs d'onde 10 suivantes par des pics de radiations de fluorescence à une photoluminescence relative supérieure à 80 pour chacune des longueurs d'onde suivantes 375nm, 405nm, 426nm, 430nm, 450nm, 460nm, 640nm, 666nm, 670nm, 720nm, 725nm puis des photons de la bande spectrale transmise par (8fd) n'ayant pas été absorbés par (8ce) d'une part et d'autre part les résidus de fluorescence faible et rétro-diffusés constituent une nouvelle bande spectrale de 780-1200nm qui sera réfléchie vers les cellules solaires (1r) par le filtre (8fp) selon le principe de la 15 résonnance plasmonique locale à savoir que la fréquence des plasmons générés dans le nano miroir métallique par le flux de fermions sous l'action du champ électrique de l'onde corpusculaire d'un quanta donné qui est absorbé et diffusé de part et d'autre de la fréquence de résonnance correspondant à l'extremum de la réponse spectrale (SR) d'une cellule solaire bifaciale ayant son extremum à 1000nm, donc toute onde corpusculaire ayant un photon de longueur d'onde de 1000nrn et ayant traverser l'aire (LS) devra au-moins être réfléchi en dernière 20 diffraction réflexion par le filtre plasmonique (8fp) pour que la face arrière de la cellule solaire face arrière (1r) ait une absorption photonique maximale dans sa jonction NP alors que l'autre bande spectrale de 370-730nm est transmise dans la serre dont le module photovoltaïque de la présente invention est appliqué en toiture de production d'énergie photovoltaïque et de culture chromatique sous cette serre. 25 Comme le montre le spectre en transmission à la figure n°7 du dispositif optique photonique et plasmonique rapporté à un module photovoltaïque selon la revendication n°1 caractérisé en ce que le dispositif (8) transmet un spectre de lumière, afin que le rayon transmis à travers le plan de la surface (6s) soit filtré par le filtre multiréfringent variable (8fd) pour séparer la lumière en deux composantes, une réfléchie vers les cellules 30 solaires bifaciales (1r) selon une bande spectrale de 580-1300nm et l'autre forme une bande spectrale transmise de 350-600nm au concentrateur photonique (8ce) comportant une longueur d'onde maximale absorbée par les nano cristaux à 600nm dans (8ce) afin d'assurer l'excitation électronique des nano cristaux et une dégénérescence orbitalaire afin que les émissions successives produise une cascade photonique qui correspond à chaque pic d'absorption des photo récepteurs de végétaux héliotropes et soit transmise à différents angles sous 35 le dispositif (8) donc sous le module photovoltaïque et que le spectre transmis par le dispostif (8) ait des pics de transmission centrés sur chaque pic d'absorption de la phototropine, de cryptochromes, de phytochromes Pr et Prf, de chlorophylles a et b et d'intensité supérieure à chacun des pics d'absorption des photo récepteurs de végétaux héliotropes. 40 Les chromophores sont des molécules clefs dans le mécanisme de développement végétal et sont les constituants essentiels à la photo-synthèse et de la photo morphogénèse : les molécules sont des alternances de séquences à double ou simple liaison chimique formant des auxochromes (basiques, acides, halogènes) qui possèdent un groupe d'atomes ionisable et donc créer une dégénérescence électronique de transition d'orbitales 45 et donc de niveau d'énergie pour en résulter à des absorptions spectrales différentes et variables par la diversité des auxochromes constituant les chromophores, lesquels chromophores sont le complexe organique de genèse de photosensibilité et donc de photo réponse du végétal au travers de deux mécanismes différents que sont la photo morphogénèse et la photosynthèse. 50 La photo-morphogénèse est la structuration de la réponse chromatique de tout végétal qui est propre à chaque espèce végétale par ses trois types de photorécepteur qui interagissent entre eux et dont leurs mécanismes induits sont catalysés par la température, la pression, la gravité entre autres : les Phytochromes sensibles aux longueurs d'onde entre 650 et 730nm les Phototropines, sensibles aux longueurs d'onde entre 420 et 490nm 55 les Cryptochromes, sensibles aux longeurs d'onde pour deux gammes spectrales de 320-380nm et 400- 480nrn Les Phytochromes sont des chromoprotéines existant sous deux formes, la forme inactive Pr (Pour red) au pic d'absorption de lumière à 660nm déclenchant la forme active Prf (Pour far-red) à 720nm ou réversiblement 60 permet de réguler certaines phases du développement du végétal comme l'induction florale dont le pic d'absorption de lumière est à 650-660nm coïncide avec le (Pr), la germination induisant une sensibilité à l'ombrage, le photo-périodisme de certains végétaux. -6- Les phototropines sont des photorécepteurs qui assurent la sensibilité du végétal à l'orientation de sa croissance en fonction de la lumière incidente (Phototropisme) et une action majeure de la photomorphogénèse par le dosage du signal photonique en actions bio-chimiques et notamment par les mouvements de chloroplastes soit 5 en protection de la lumière incidente soit en exposition à la lumière incidente pour augmenter la réceptivité à la lumière et à l'ouverture des stomates. Les Cryptochromes sont des photorécepteurs de régulation de la morphologie par la croissance des tiges, des feuilles, la floraison, la synthèse de l'anthocyanine parmi les flavonoïdes, le mécanisme induit du cycle circadien 10 végétal. La photo-morphogénèse et la photosynthèse sont la résultante de l'absorption de lumière des chromophores et notamment par le processus au sein du chloroplaste de photosystèmes I de l'isomère de chlorophylle A et photosystème II de l'isomère de chlorophylle B entre autres dont l'intensité par longueur d'onde caractérisant 15 l'absorption spectrale des deux types d'isomère de chlorophylle en assure la conversion en agent réducteur P700 ( enzymes ) du CO2 et oxydation P680 de H20 dont la double réactions d'oxydation - réduction permet la formation de liants glucidiques au pic d'absorption à 520nm (couleur vert) : cette caractéristique chromatique permet d'assurer le cycle végétatif et si le signal photo-chimique en est altéré soit en intensité soit en longueur d'onde, la morphogénèse du végétal en sera affectée soit par des retards de croissance, des cycles de dormance 20 allongés, des floraisons faibles n'assurant pas la nouaison et donc un rendement faible de culture dégradé Un exemple de mise en oeuvre de la présente invention consiste à: - encapsulation d'une matrice de 4 strings de 12 cellules solaires cristallines sur silicium bifaciales de 25 156,75x156,75mm et d'efficacité de conversion de 22,8% soit une puissance de 5,51W et espacés d'un espace de 108mm, entre deux verres solaires à trempe thermique de 1662 x 992 x 2mm par une résine thermoplastique pour former un module photovoltaïque bifacial non agrivoltaïque de 256W en puissance Pmp par un flash test en conditions standards le dispositif (8) comporte : 30 o un filtre multiréfringent variable en PMMA et PEN o un film en PMMA dopé par les nano dots Ct-An o un film en polyacrylamide dopé par des nano dots à base de phycoerythrobiline - phycourbiline dépôt d'un adhésif optiquement clair sur les différents films du dispositif (8) et lamination de (8) sur la 35 sur la face (7") du module photovoltaïque pour former ainsi un module agrivoltaïque d'une puissance Pmp de 400W en conditions standard de simulation solaire au comportement optique de transmission intégrale des spectres d'absorption de la phototropine, chromophores de la photo morphogénèse Pr et Prf, REVENDICATIONS1 - Dispositif optique photonique et plasmonique rapporté à un module photovoltaïque caractérisé en ce qu'il comporte : - Des rangées de cellules solaires (1) ayant une surface frontale (1f) et une surface arrière (1r) et interconnectées pour former une matrice (2) ayant une aire (2s) incluant les espaces libres entre rangées de cellules solaires, encapsulée entre un dioptre entrant (4) et sortant (7) dont la distance (e) séparant deux rangées de cellules solaires (1) est égale ou inférieure au segment le plus long d'une cellule solaire (1) Une aire de transmission lumineuse (LS) constituée des intervalles (e) entre rangées de cellules solaires (1) définie selon le ratio surfacique avec l'aire (2s) tel que (LS) soit supérieure ou égale à 0,42 de l'aire (2s) - Un dispositif optique photonique et plasmonique (8) rapporté et non collé sur la surface (7") et d'une surface égale à l'aire (2s) composé d'un filtre optique (8fd) et d'un concentrateur photonique (8ce) et d'un filtre plasmonique (8fp), le dispositif (8) est positionné exactement en superposition parallèle en tout point de l'aire (6S) pour réfléchir une sélection de rayons lumineux vers la face arrière (1r) des cellules solaires et pour transmettre une sélection de bandes spectrales correspondant précisément et exclusivement aux différents pics d'absorptions des photo récepteurs des végétaux héliotropes couvrant les trois mécanismes de développement du végétal à savoir la photo morphogénèse, la photo synthèse et le photo périodisme. Le dispositif (8) est positionné pour ne pas être en surimposition sur les boitiers de connexion (6+) et (6-) comme le montre la figure n°1 avec un espace entre le dispositif (8) et le module photovoltaïque défini par la distance (d) entre la face (7") du dioptre sortant du module photovoltaïque et le dispositif (8) qui est comprise entre 0 et 1m assurant que le dispositif (8) est rapporté et non collé par un adhésif ou un encapsulant au module photovoltaïque mais en tout point parallèle. 2 - Dispositif optique photonique et plasmonique rapporté à un module photovoltaïque selon la revendication précédente caractérisé en ce que l'espace libre de passage de lumière entrant à travers le module photovoltaïque soit d'une largeur (e) entre deux rangées de cellules solaires (1) et de la longueur de la rangée de cellules solaires (1) pour former l'aire (LS) et que la surface du dispositif optique et photonique (8) ait une surface égale à l'aire (2s) et constitue deux plans parallèles. 3 - Dispositif optique photonique et plasmonique rapporté à un module photovoltaïque selon la revendication n°1 caractérisé en ce que le dispositif optique photonique et plasmonique (8) comporte : - un filtre optique (8fd) qui peut être soit filtre à dichroïsme tel qu'un miroir de Bragg, un filtre multiréfringent, un filtre à multiréfringences variables - un concentrateur photonique (8ce) qui est un complexe de matériaux laminés dopés par des nano dots ou des pigments fluorescents ou la combinaison de nano dots et de pigments fluorescents. - un filtre plasmonique (8fp) qui est un complexe de polymère dopé par des nano-objets d'un métal défini et de forme prédéfinie et selon une densité précise et un agencement de monocouche précisément. 4 - Dispositif optique photonique et plasmonique rapporté à un module photovoltaïque selon la revendication précédente caractérisé en ce que le filtre optique (8fd) à dichroïsme comporte : - une combinaison de couches (8a) et (8b) formant un nano-laminé dont chaque (8a) et (8b) varie en épaisseur comprise entre 2Angstrôm et 500Angstrôni chacune la couche (8a) est la première et la dernière couche du nano-laminé à indice de réfraction part réelle compris entre 1,45 et 1,55 sur la bande spectrale de 300 à 1600nm - la couche (8b) est la combinaison de (8a) dont l'indice de réfraction part réelle varie entre 1,6 et 2 sur la bande spectrale de 300 à 1600nm. 5 - Dispositif optique photonique et plasmonique rapporté à un module photovoltaïque selon la revendication n°3 caractérisé en ce que le concentrateur photonique (8ce) est un complexe de matériaux laminés dopés par des nano dots ou des pigments fluorescents ou la combinaison de nano dots et de pigments fluorescents et comporte au moins un milieu photonique parmi : -8- un polymère choisi parmi les résines silicone et époxy, poly éthylènes, les acryliques, les polyamides, les polycarbonates et dopé par un pigment à partir du pérylène et préférentiellement de N,N-Bis(2,6- diisopropylpheny1)-1,6,7,12-tetraphenoxyperylene-3,4:9,10-tetracarbonate (C72 H58 N2 08) - un polymère choisi parmi les résines silicone et époxy, poly éthylènes, les acryliques, les polyamides, les 5 polyacrylamides, les polycarbonates et dopé par une protéine de phycobilisome - un polymère choisi parmi les résines silicone et époxy poly éthylènes, les acryliques, les polyamides, les polyacrylamides, les polycarbonates et dopé par une famille de nano dots décrite dans une autre demande de brevet d'invention du même auteur à savoir un noyau du nano cristal (N) constitué d'un alliage à base de Ct-An où Ct est une combinaison anionique choisie parmi le Cadnium, Zinc, 10 Mercure, Coppernicium ou de leurs alliages par combinaison de Cd, Zn, Hg, Cn et où An est une combinaison cationique choisie parmi le Tellure, Sélénium, Soufre ou de leurs alliages par combinaison de Te, Se, S et d'une enveloppe (E) autour du noyau (N) par des alliages de (CtAn)Ct.Bdz à gradient de concentration dont Bd est un atome choisi par le S, Se, Cu, In, Ga ou la combinaison d'un alliage de S, Se, Cu, In, Ga. 15 Le pigment fluorescent peut être choisi parmi le R305 et A699 dont l'absorption maximale est à 580nm pour une émission centrée sur 670nm pour le R305 et 720nm pour le A699 ou la combinaison de ces deux pigments fluorescents. 20 6 - Dispositif optique photonique et plasmonique rapporté à un module photovoltaïque selon la revendication précédente caractérisé en ce que le concentrateur photonique (8ce) peut comporter la combinaison des milieux photoniques parmi : - un polymère choisi parmi les résines silicone et époxy, poly éthylènes, les acryliques, les polyamides, les 25 polycarbonates et dopé par un pigment à partir du pérylène et préférentiellement de N,N-Bis(2,6- diisopropylpheny1)-1,6,7,12-tetraphenoxyperylene-3,4:9,10-tetracarbonate (C72 H58 N2 08) - un polymère choisi parmi les résines silicone et époxy, poly éthylènes, les acryliques, les polyamides, les polyacrylamides, les polycarbonates et dopé par une protéine de phycobilisome un polymère choisi parmi les résines silicone et époxy, poly éthylènes, les acryliques, les polyamides, les 30 polyacrylamides, les polycarbonates et dopé par une famille de nano dots décrite dans une autre demande de brevet d'invention du même auteur à savoir un noyau du nano cristal (N) constitué d'un alliage à base de Ct-An où Ct est une combinaison anionique choisie parmi le Cadnium, Zinc, Mercure, Coppemicium ou de leurs alliages par combinaison de Cd, Zn, Hg, Cn et où An est une combinaison cationique choisie parmi le Tellure, Sélénium, Soufre ou de leurs alliages par 35 combinaison de Te, Se, S et d'une enveloppe (E) autour du noyau (N) par des alliages de (Ct- An)Ct'Bdz à gradient de concentration dont Bd est un atome choisi par le S, Se, Cu, In, Ga ou la combinaison d'un alliage de S, Se, Cu, In, Ga. le pigment fluorescent peut être choisi parmi le R305 et A699 dont l'absorption maximale est à 580nm pour une émission centrée sur 670nm pour le R305 et 720nm pour le A699 ou la combinaison de ces 40 deux pigments fluorescents. 7 - Dispositif optique photonique et plasmonique rapporté à un module photovoltaïque selon la revendication n°3 caractérisé en ce que le filtre optique (8fp) plasmonique comporte : 45 - un polymère choisi parmi les poly éthylènes, les acryliques, les polyamides, les polycarbonates, les résines choisies parmi l'époxy, silicone - une densité de nano miroirs (8g) inférieure à 70% mais préférentiellement de densité comprise entre 30 et 50%, dont les nano miroirs sont des nano poudres de métaux de transition d'une forme géométrique particulière et préférentiellement polygonale et disposés par couche pour former une 50 monocouche. 8 - Dispositif optique photonique et plasmonique rapporté à un module photovoltaïque selon la revendication précédente caractérisé en ce que le nano miroir (8g) a une forme polygonale d'une géométrie préférentiellement 55 définie par le rapport entre la section la plus longue du polygone et l'épaisseur du polygone qui doit être supérieur à 8 et très préférentiellement supérieur à 12 et inférieur à 16 et que le nano miroir est un métal choisi parmi l'aluminium, le chrome, le nickel, l'argent, l'or. 60 9 - Dispositif optique photonique et plasmonique rapporté à un module photovoltaïque selon la revendication n°1 caractérisé en ce que le dispositif (8) transmet un spectre de lumière, afin que le rayon transmis à travers le -9- plan de la surface (6s) soit filtré par le filtre multiréfringent variable (8fd) pour séparer la lumière en deux composantes, une réfléchie vers les cellules solaires bifaciales (1r) selon une bande spectrale de 580-1300nm et l'autre forme une bande spectrale transmise de 350-600nm au concentrateur photonique (8ce) comportant une longueur d'onde maximale absorbée par les nano cristaux à 600nm dans (8ce) afin d'assurer l'excitation 5 électronique des nano cristaux et une dégénérescence orbitalaire afin que les émissions successives produise une cascade photonique qui correspond à chaque pic d'absorption des photo récepteurs de végétaux héliotropes et soit transmise à différents angles sous le dispositif (8) donc sous le module photovoltaïque et que le spectre transmis par le dispostif (8) ait des pics de transmission centrés sur chaque pic d'absorption de la phototropine, de cryptochromes, de phytochromes Pr et Prf, de chlorophylles a et b et d'intensité supérieure à chacun des pics 10 d'absorption des photo récepteurs de végétaux héliotropes. 10 - Dispositif optique photonique et plasmonique rapporté à un module photovoltaïque selon la revendication n°1 caractérisé en ce qu'une onde lumineuse incidente d'un angle inférieur à 60'cliffractée est transmise à travers le dioptre (4) dans l'espace entre les cellules solaires de l'aire (LS) puis du dioptre (7) avant 15 d'être polarisée par le filtre (8fd) afin de séparer la lumière en bandes spectrales afin qu'une bande de 580- 1300nm soit réfléchie vers la matrice (2) et notamment vers les cellules solaires bifaciales(1r) et qu'une autre bande spectrale de 350-600nm soit transmise au concentrateur (8ce) qui par absorption dans chaque nano cristal et son enveloppe cristalline du nano dot excitera les électrons du nano cristal de nano dot qui fonctionne par cascades photoniques successives et que ce nano dot puisse émettre une fluorescence stable et dont chaque 20 nano dot ayant une enveloppe précise et différente afin que chaque nano dot émette précisément les longueurs d'onde suivantes par des pics de radiations de fluorescence à une photoluminescence relative supérieure à 80 pour chacune des longueurs d'onde suivantes 375nm, 405nm, 426nm, 430nrn, 450nm, 460nm, 640nm, 666nm, 670nm, 720nm, 725nm puis des photons de la bande spectrale transmise par (8fd) n'ayant pas été absorbés par (8ce) d'une part et d'autre part les résidus de fluorescence faible et rétro-diffusés constituent une nouvelle bande 25 spectrale de 780-1200nm qui sera réfléchie vers les cellules solaires (1r) par le filtre (8fp) selon le principe de la résonnance plasmonique locale à savoir que la fréquence des plasmons générés dans le nano miroir métallique par le flux de fermions sous l'action du champ électrique de l'onde corpusculaire d'un quanta donné qui est absorbé et diffusé de part et d'autre de la fréquence de résonnance correspondant à l'extremum de la réponse spectrale (SR) d'une cellule solaire bifaciale ayant son extremum à 1000nm, donc toute onde corpusculaire ayant 30 un photon de longueur d'onde de 1000nrn et ayant traverser l'aire (LS) devra au-moins être réfléchi en dernière diffraction réflexion par le filtre plasmonique (8fp) pour que la face arrière de la cellule solaire face arrière (1r) ait une absorption photonique maximale dans sa jonction NP alors que l'autre bande spectrale de 370-730nm est transmise dans la serre dont le module photovoltaïque de la présente invention est appliqué en toiture de production d'énergie photovoltaïque et de culture chromatique sous cette serre. 35 40 45 50 55 60