Brevet FR3076949A1 (20190719)

REVENDICATIONS1 - Dispositif optique et photonique d'un module agrivoltaïque 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 et photonique (8) 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 connection (6+) et (6-). 2 - Dispositif optique et photonique d'un module agrivoltaïque selon la revendication précédente caractérisé en ce que l'espace libre de passage de lumière entrant à travers le module agrivoltaïque 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 et photonique d'un module agrivoltaïque selon la revendication n°1 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 mukiréfringences 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 et photonique d'un module agrivoltaïque 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 2Angstriim et 500Angstr6m 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 et photonique d'un module agrivoltaïque 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 : - 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\n<CLM>\1\tun 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 -8- 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, 5 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.13dz 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. 10 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. 15 6 - Dispositif optique et photonique d'un module agrivoltaïque 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 polycarbonates et dopé par un pigment à partir du pérylène et préférentiellement de N,N-Bis(2,6- 20 diisopropylpheny1)-1,6,7,12-tetraphenoxyp erylene-3,4:9,10-tetracarbonate (C72 H58 N2\n<CLM>\1\tun 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 25 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- 30 An)Ct.Bd, 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 670nrn pour le R305 et 720nm pour le A699 ou la combinaison de ces deux pigments fluorescents. 7 - Dispositif optique et photonique d'un module agrivoltaïque selon la revendication n°3 caractérisé en ce que le filtre optique (8fp) plasmonique comporte : un polymère choisi parmi les poly éthylènes, les acryliques, les polyamides, les polycarbonates, les 40 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 monocouche. 45 8 - Dispositif optique et photonique d'un module agrivoltaïque selon la revendication précédente caractérisé en ce que le nano miroir (8g) 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 50 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. 9 - Dispositif optique et photonique d'un module agrivoltaïque selon la revendication n°1 caractérisé en ce que 55 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 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 60 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 35 -9- différents angles sous le dispositif (8) donc sous le module agrivoltaïque 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. 5 10 - Dispositif optique et photonique d'un module agrivoltaïque selon les revendications 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 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 10 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 suivantes par des pics de 15 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, 670nrn, 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 résonnance plasmonique locale à 20 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 1000nm et ayant traverser l'aire (LS) devra au-moins être réfléchi en dernière diffraction réflexion 25 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 agrivoltaïque de la présente invention est appliqué en toiture de production d'énergie photovoltaïque et de culture chromatique sous cette serre. 30 35 40 45 50 55 60