Brevet FR3081768A1 — publié le 20191206

PROCEDE D'ASSEMBLAGE DE MODULES D'EPAISSEURS DIFFERENTES EN VUE DE LEUR INTEGRATION DANS UN PRODUIT VERRIER La présente invention se rapporte à un procédé d'assemblage de modules d'épaisseurs différentes en vue de leur intégration dans un produit verrier. ETAT DE LA TECHNIQUE Les dispositifs de production d'énergie photovoltaïque destinés à l'autoconsommation et/ou à l'autoproduction sont aujourd'hui très recherchés dans l'industrie du bâtiment. L'industrie du BIPV (acronyme anglais de « Building Integrated Photovoltaics ») investigue aujourd'hui de nouvelles solutions architecturales, notamment via l'intégration de dispositifs photovoltaïques dans des produits verriers. Les assemblages de produits verriers traditionnels sont régis par des techniques de feuilletage bien connues de l'industrie verrière, appelées communément lamination, et utilisées notamment pour la fabrication de verres de sécurité. Les verres à assembler sont liés, lors du procédé de lamination, par un film thermoplastique ou thermodurcissable tel que le PVB (acronyme anglais de « Polyvinyl Butyral ») ou l'EVA (acronyme anglais de « Ethylene Vinyl Acetate »). Le document EP0331648-A2 décrit un procédé de fabrication de deux verres laminés par une couche adhésive de PVB, le tout étant disposé dans un support flexible dans lequel le vide peut être créé, l'ensemble étant chauffé à une température comprise entre 130 et 150°C à pression constante. Les brevets US5536347 et W02009039053-A1 décrivent des procédés de fabrication de verre laminé sans autoclave. Ces techniques permettent de réduire les coûts de fabrication de produits verriers. De manière similaire, l'industrie photovoltaïque utilise des procédés de lamination permettant l'encapsulation des matériaux composant les cellules afin de protéger ces derniers des agressions environnementales (chimique et mécanique). Ces matériaux peuvent être des matériaux inorganiques ou organiques, cristallins ou amorphes. Ils peuvent être en couches minces, par exemple à base de silicium amorphe (a-Si) ou d'un alliage de cuivre, d'indium, de galium et de sélénium (CIGS). Les dispositifs photovoltaïques en couches minces sont composés d'un empilement de plusieurs 2 couches de matériaux, d'épaisseurs pouvant aller de quelques nanomètres à quelques micromètres, en fonction de l'architecture. Lorsque la transparence des dispositifs photovoltaïques est recherchée, les matériaux en couches minces sont particulièrement adaptés, du fait de leur faible 5 épaisseur, aux procédés de fabrication du module semi-transparent, tel que décrit par exemple dans le brevet 3132012074619-A. Afin de protéger lesdits matériaux des agressions environnementales, ils sont encapsulés par une surface barrière, généralement formée d'un verre de protection. Ils sont liés grâce à un film d'encapsulation très transparent, dont l'indice de réfraction est proche de celui du verre 10 pour limiter les pertes optiques aux interfaces, tel que l'EVA ou le PVB, et par un joint d'étanchéité, par exemple en Poly Isobutylène (PIB). Le procédé d'encapsulation peut alors être réalisé par pressage à chaud sous vide. On obtient alors un feuilleté bi-verre tel que décrit par exemple dans le brevet US4625070, ou des dispositifs plus complexes comprenant une pluralité de substrats de verre disposés de part et d'autre du matériau 15 photovoltaïque tel que décrit dans le brevet W02012103190-A1. Par ailleurs, l'industrie photovoltaïque propose aujourd'hui des modules bi-verre de différentes dimensions et puissance, cependant actuellement la taille maximale d'un module photovoltaïque en couches minces inorganiques déposées sur des substrats rigides est limitée, et n'excède pas 1,10m x 1,40m. 20 Le marché du BIPV exige que les dispositifs photovoltaïques se conforment à l'industrie du bâtiment notamment via leurs dimensions afin de faciliter leur intégration dans les menuiseries et dans les différents projets architecturaux. Afin de répondre à ces exigences, il est nécessaire de développer des produits verriers de grande taille, c'est-à-dire d'aires supérieures à 2 m2. L'assemblage de plusieurs modules 25 photovoltaïques et/ou de modules photovoltaïques combinés à d'autres produits (verriers ou non), et qui ne présentent pas nécessairement des épaisseurs équivalentes, est crucial. Les problématiques de lamination de tels assemblages, présentant un ou plusieurs modules d'épaisseurs différentes encapsulés entre deux verres de protection, sont nombreuses. Par exemple, si la hauteur entre les dispositifs 30 à assembler n'est pas équivalente, des bulles d'air visibles à l'oeil nu peuvent apparaître à la jointure des dispositifs lors du procédé de lamination. Le procédé de lamination peut aussi entraîner la casse de tout ou partie desdits modules. 3 L'invention vise à résoudre ces problématiques techniques d'assemblage tout en maximisant la fonctionnalité et l'esthétisme du produit assemblé. BUT DE L'INVENTION 5 L'invention a pour objet un procédé d'assemblage de modules jointifs d'épaisseurs différentes en vue de leur lamination à chaud sous vide pour qu'ils soient intégrés dans un produit verrier de grande taille. Ledit procédé permet d'éviter la casse desdits modules et minimise l'apparition de bulles lors de la lamination dudit produit verrier. 10 OBJETS DE L'INVENTION Dans son principe de base l'invention a pour objet un procédé d'assemblage de modules jointifs d'épaisseurs différentes en vue de leur lamination à chaud sous vide 15 pour qu'ils soient intégrés dans un produit verrier de grande taille. Dans la suite du document, on distingue les films d'encapsulation (ou intercalaires) réticulés des films d'encapsulation non réticulés. Les films d'encapsulation réticulés sont issus de la lamination à chaud sous vide des films d'encapsulation non réticulés. On appelle intercalaire un ou plusieurs films 20 d'encapsulation de mêmes dimensions et superposés les uns aux autres au sein dudit assemblage. L'invention a par conséquent pour premier objet un procédé d'assemblage d'un produit verrier en vue de sa lamination, comportant les étapes suivantes : A) Approvisionner au moins : 25 deux surfaces barrières supérieure et inférieure; un ou plusieurs joints d'étanchéité; - un intercalaire supérieur; - un intercalaire inférieur ; un ou plusieurs intercalaires intermédiaires ; 30 - au moins deux modules d'épaisseurs (El, E2) différentes telles que E1>E2, accolés pour former un ensemble de modules jointifs présentant une face supérieure et une face inférieure ; 4 B) puis former un assemblage tel que : - ladite surface barrière supérieure est en contact avec un ou plusieurs joints d'étanchéité et ledit intercalaire supérieur ; ladite surface barrière inférieure est en contact avec un ou plusieurs joints 5 d'étanchéité et ledit intercalaire inférieur ; - l'ensemble desdits modules a une surface globale inférieure ou égale à la plus petite des surfaces barrières ; - les faces inférieures desdits modules sont en contact avec l'intercalaire inférieur ; 10 le procédé étant caractérisé en ce que : - la face supérieure du module de plus faible épaisseur est intégralement recouverte, à la surface des joints près, par un intercalaire intermédiaire, et la face supérieure du module de plus forte épaisseur est recouverte en partie par un ou plusieurs intercalaire intermédiaires et en partie par l'intercalaire supérieur. 15 Avantageusement, les épaisseurs des intercalaires supérieur (respectivement inférieur) sont choisis en fonction de la nature physico-chimique des surfaces barrières supérieure (respectivement inférieure). Avantageusement, les formes et dimensions des intercalaires supérieur et inférieur sont choisis en fonction des formes et dimensions de l'ensemble des modules 20 jointifs, aux joints d'étanchéité près. Selon un mode de réalisation, le ou les intercalaires intermédiaires disposés à cheval sur les modules sont choisis pour présenter une épaisseur telle que l'épaisseur de la portion d'intercalaire intermédiaire située en regard du module le plus épais soit inférieure d'une valeur égale ou environ égale à (El - E2) à l'épaisseur de la portion 25 d'intercalaire intermédiaire située en regard du module le moins épais, de manière à compenser les différences d'épaisseur entre deux modules. Selon un mode de réalisation, afin que l'intercalaire intermédiaire puisse réaliser sa fonction de compensation d'épaisseur, son épaisseur E est de préférence choisie telle que 0,8*(E1-E2) E2, accolés pour former un ensemble de modules jointifs présentant une face supérieure et une face inférieure, un intercalaire supérieur disposé entre la surface barrière supérieure et les modules, un intercalaire inférieur disposé entre la surface barrière inférieure et 20 les modules, un ou plusieurs joints d'étanchéité disposés en périphérie du produit, caractérisé en ce qu'il comporte en outre un ou plusieurs intercalaires intermédiaires disposés à cheval sur les modules et présentant une épaisseur telle que l'épaisseur de la portion d'intercalaire intermédiaire située en regard du module le plus épais soit inférieure d'une valeur égale ou proche de (El - E2), à l'épaisseur de la portion 25 d'intercalaire intermédiaire située en regard du module le moins épais, de manière à compenser les différences d'épaisseur entre deux modules. Selon une utilisation avantageuse du produit verrier selon l'invention, le module photovoltaïque est configuré pour jouer le rôle de récepteur dans un système de communication optique sans fil. 30 DESCRIPTION DETAILLEE 6 L'invention est maintenant décrite plus en détail à l'aide de la description des figures 1A à 4. Les figures lA à 1D sont des schémas en vue de dessus de produits issus d'une étape intermédiaire du procédé d'assemblage selon l'invention, consistant à accoler 5 deux modules d'épaisseurs différentes afin qu'ils soient jointifs. La figure 2 est un schéma représentant une vue en coupe d'un produit verrier selon l'état de l'art, incluant deux modules photovoltaïques de mêmes épaisseurs. La figure 3A représente une vue en coupe d'un premier produit verrier selon l'invention, incluant un module photovoltaïque assemblé à un module transparent 10 d'épaisseur différente. La figure 3B représente une vue en coupe d'une partie du produit issu du procédé d'assemblage dudit premier produit verrier selon l'invention. La figure 4 représente une vue en coupe d'une partie du produit issu du procédé d'assemblage d'un second produit verrier selon l'invention non représenté. 15 Les figures 1A à 1D sont des schémas en vue de dessus de produits issus d'une étape intermédiaire du procédé d'assemblage selon l'invention, qui consiste à mettre au moins deux modules jointifs d'épaisseurs différentes côte à côte. En particulier, la figure lA est un cas simple pour lequel deux modules (2A, 2B) de formes rectangulaires 20 sont accolés selon leur largeur afin qu'ils soient jointifs. La figure 1B est un autre exemple où quatre modules (2A, 2C, 2D, 2E) de mêmes formes triangulaires et de mêmes épaisseurs sont associés à un module 2B de forme losange et d'épaisseur différente. Ils sont accolés deux à deux selon l'un de leur côté. Pour ces deux premiers exemples, les formes géométriques sont polygonales, mais l'invention ne se restreint 25 pas à ce type de forme. En particulier, deux modules de formes courbes peuvent être jointifs du moment où leurs formes sont complémentaires. La figure 1C est un exemple dans lequel un premier module 2B de type demi-disque est imbriqué avec un second module 2A de forme complémentaire et d'épaisseur différente. La figure 1D comprend quant à elle un premier module 2A de forme ovoïde combinée de part et d'autre à 30 deux autres modules (2A, 2C) de formes complémentaires et d'épaisseurs différentes de celle du premier module 2A. Les épaisseurs des modules 2A et 2C peuvent être, ou non, les mêmes. 7 La figure 2 est un schéma représentant une vue en coupe d'un produit verrier photovoltaïque selon l'état de l'art. Ce produit verrier présente la particularité d'inclure l'assemblage de deux modules photovoltaïques (2A, 2B) juxtaposés latéralement. Dans 5 cet exemple, les deux modules photovoltaïques (2A, 2B) présentent les mêmes caractéristiques physiques, en particulier, ils ont la même épaisseur El. Le produit verrier photovoltaïque est composé : - d'une surface barrière inférieure (1A), par exemple un verre trempé ; - d'une surface barrière supérieure (1B), par exemple un second verre trempé ; 10 - d'un premier module photovoltaïque (2A) comprenant une face supérieure active (2M) et une face inférieure non active (2ANA) ; - d'un premier bus de collecte (3A-) correspondant à la borne négative du second module photovoltaïque ; - d'un second module photovoltaïque (2B) comprenant une face supérieure active 15 (2BA) et une face inférieure non active (2BNA) ; - d'un second bus de collecte de courant électrique (3B-) correspondant à la borne négative du second module photovoltaïque ; - d'un bus de collecte central (3C+) correspondant aux bornes positives de l'ensemble des deux modules photovoltaïques (2A, 2B) ; 20 - d'un premier intercalaire réticulé (4A) disposé entre les faces inférieures non actives des modules photovoltaïques (2A, 2B) et la surface barrière inférieure (1A) ; - de joints d'étanchéité (5A) assurant l'étanchéité entre la surface barrière inférieure (1A) et les faces inférieures (2ANA, 2BNA) des modules photovoltaïques (2A, 2B) ; 25 - d'un second intercalaire réticulé (4B) disposé entre les faces supérieures des modules photovoltaïques (2A, 2B) et la surface barrière supérieure (1B) ; - de joints d'étanchéité (5B) assurant l'étanchéité entre la surface barrière supérieure (16) et les faces supérieures actives (2M, 2BA) des modules photovoltaïques (2A, 2B). 30 8 Dans cet exemple, selon l'état de la technique, les surfaces barrières inférieure et supérieure (1A, 1B) ont mêmes formes et dimensions, c'est-à-dire mêmes largeurs et longueurs. Leurs épaisseurs peuvent cependant être différentes. Les bus de collecte (3A-, 3B-) permettent de collecter les électrons des modules 5 photovoltaïques (2A, 2B). Le bus de collecte central (3C+) chevauche chacun des deux modules photovoltaïques (2A, 2B), ce qui permet la jonction électrique desdits modules photovoltaïques (2A, 2B). Dans cet exemple, les deux modules photovoltaïques (2A, 2B) adhèrent du côté de leurs faces inférieures non actives (2ANA, 2BNA) à la surface barrière inférieure 10 (1A) grâce à un premier intercalaire réticulé (4A). Ils adhèrent du côté de leurs faces supérieures actives (2AA, 2BA) à la surface barrière supérieure (1B) grâce à un second intercalaire réticulé (4B) ayant pour autre fonction l'encapsulation des modules photovoltaïques (2A, 2B). Les deux intercalaires réticulés (4A, 4B) peuvent être de même nature physico-chimique ou de natures différentes. Ce sont par exemple des 15 polymères de type EVA (acronyme d'éthylène-acétate de vinyle), des polyoléfines ou encore des polyuréthanes. Leurs épaisseurs (respectivement E4A et E4B) sont adaptées à l'épaisseur des surfaces barrières (respectivement E1A et E1B). Par exemple, pour une surface barrière de verre trempé d'une épaisseur E1A de 12 mm, on pourra utiliser un intercalaire d'EVA d'une épaisseur E4A de 1,6 mm. 20 Les joints d'étanchéité (5A, 5B) sont placés à la périphérie des surfaces barrières (1A, 1B). Ils ont pour fonction de garantir l'étanchéité de l'ensemble du produit verrier, et notamment de protéger les modules photovoltaïques (2A, 2B) des agressions physiques et chimiques de l'environnement extérieur. Préférentiellement, leurs longueurs (respectivement largeurs) extérieure et intérieure sont adaptées aux 25 longueurs (respectivement largeurs) des surfaces barrières et des modules photovoltaïques. Ils peuvent être par exemple constitué de PIB. Dans ce type d'assemblage de produit verrier incluant deux modules photovoltaïques de mêmes épaisseurs, les procédés de lamination connus de l'homme du métier permettent un assemblage sans apparition de bulles d'air aux interfaces 30 verre/intercalaire réticulé, ni casse de matériau. Mais de tels problèmes surviennent lorsque les deux modules à assembler présentent des épaisseurs différentes, par exemple, lorsqu'un module photovoltaïque doit être combiné à un verre nu. 9 La figure 3A est un schéma représentant une vue en coupe d'un premier produit verrier selon l'invention, incluant un module photovoltaïque (2A) assemblé à un module transparent (2B) d'épaisseur différente. Cette vue en coupe est celle d'un produit 5 verrier directement issu du produit intermédiaire représenté à la figure 1A, selon l'axe X. Ledit premier produit verrier photovoltaïque est composé : - d'une surface barrière inférieure (1A), dont la face interne est notée lAi ; - d'une surface barrière supérieure (1B), dont la face interne est notée 1Bi ; - d'un module photovoltaïque (2A) d'épaisseur El, comprenant une face supérieure 10 active (2M) et une face inférieure non active (2ANA) ; - d'un module transparent (2B), d'épaisseur E2 REVENDICATIONS1 - Procédé d'assemblage d'un produit verrier en vue de sa lamination, comportant les étapes suivantes : A) Approvisionner au moins : - deux surfaces barrières supérieure 1B) et inférieure (1A) ; un ou plusieurs joints d'étanchéité (5A, 5B) ; un intercalaire supérieur (4S) ; 10 un intercalaire inférieur (41) ; - un ou plusieurs intercalaires intermédiaires (4) ; - au moins deux modules (2A, 2B) d'épaisseurs (El, E2) différentes telles que El>E2, accolés pour former un ensemble de modules jointifs présentant une face supérieure et une face inférieure ; 15 B) Former l'assemblage tel que : ladite surface barrière supérieure (1B) est en contact avec un ou plusieurs joints d'étanchéité (5B) et ledit intercalaire supérieur (4S) ; ladite surface barrière inférieure (1A) est en contact avec un ou plusieurs joints d'étanchéité (5A) et ledit intercalaire inférieur ; 20 - l'ensemble desdits modules (2A, 2B) a une surface globale inférieure ou égale à la plus petite des surfaces barrières ; les faces inférieures desdits modules (2A, 2B) sont en contact avec l'intercalaire inférieur (41) ; caractérisé en ce que : 25 - la face supérieure (2Bs) du module (2B) de plus faible épaisseur (E2) est intégralement recouverte, à la surface des joints (5B) près, par un intercalaire intermédiaire (4), et la face supérieure (2AA) du module (2A) de plus forte épaisseur (El) est recouverte en partie par un ou plusieurs intercalaire intermédiaires (4) et en partie par l'intercalaire supérieur (4S). 30 15 2 - Procédé d'assemblage d'un produit verrier selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'épaisseur E de l'intercalaire intermédiaire est choisie telle que 0,8*(E1-E2) 3 - Procédé d'assemblage d'un produit verrier selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que les intercalaires sont composés de films d'encapsulation en EVA. 10 4 - Procédé d'assemblage d'un produit verrier selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que les surfaces barrières supérieure et inférieure ont les mêmes formes et les mêmes dimensions. - Procédé d'assemblage d'un produit verrier selon l'une quelconque des 15 revendications précédentes, caractérisé en ce que l'un des modules est un module photovoltaïque. 6 - Procédé d'assemblage d'un produit verrier selon la revendication 5 caractérisé en ce que le(s) module(s) jointif(s) au module photovoltaïque est (sont) un 20 (des) module(s) en verre, en plastique, rigide), semi-rigide(s) ou souple(s). 7 - Procédé d'assemblage d'un produit verrier selon la revendication 5, caractérisé en ce que le(s) module(s) jointif(s) au module photovoltaïque est (sont) un (des) module(s) fonctionnel(s), tel qu'un module électrochrome. 25 8 - Procédé d'assemblage d'un produit verrier selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que les surfaces barrières sont des verres trempés. 30 9 - Procédé d'assemblage d'un produit verrier selon l'une quelconque des revendications 1 à 7, caractérisé en ce que les surfaces barrières sont des verres flottés. 16 - Produit verrier caractérisé en ce qu'il est obtenu à l'aide du procédé d'assemblage selon l'une quelconque des revendications 1 à 9. 5 11 - Produit verrier selon la revendication 10, caractérisé en ce que le module est un module photovoltaïque et joue le rôle de récepteur dans un système de communication optique sans fil. 12- Produit verrier selon l'une quelconque des revendications 10 et 11, constitué 10 par un empilement comportant deux surfaces barrières supérieure (1B) et inférieure (1A), au moins deux modules (2A, 2B) d'épaisseurs respectives (El, E2) différentes telles que El >E2, accolés pour former un ensemble de modules jointifs présentant une face supérieure et une face inférieure, un intercalaire supérieur (4S) disposé entre la surface barrière supérieure (1B) et les modules (2A, 2B), un intercalaire inférieur (4!) disposé entre la surface barrière inférieure (1A) et les modules (2A, 26), un ou plusieurs joints d'étanchéité (5A, 5B) disposés en périphérie du produit, caractérisé en ce qu'il comporte en outre un ou plusieurs intercalaires intermédiaires (4) disposés à cheval sur les modules (2A, 26) et présentant une épaisseur telle que l'épaisseur de la portion d'intercalaire intermédiaire (4) située en regard du module le plus épais (2A) soit inférieure d'une valeur (El - E2) à l'épaisseur de la portion d'intercalaire intermédiaire (4) située en regard du module le moins épais (2B), de manière à compenser les différences d'épaisseur entre deux modules (2A, 26).25