INPI-France/Brevets-Francais-2024-Chunked huggingface dataset:
des trames de données circulent en sens unique sur le bus de données en suivant une boucle reliant l’unité centrale, l’interface d’acquisition de données, le capteur d’efforts multiaxes et l’unité auxiliaire, l’interface d’acquisition de données et le capteur d’efforts multiaxes étant placés avant l’unité auxiliaire dans un ordre quelconque,
Le panneau photovoltaïque à recycler comprend des câbles, une boîte de jonction et un cadre métallique, une couche de polymère (typiquement en éthyle vinyle acétate (EVA)), des connecteurs électriques et des cellules photovoltaïques.
La cellule photovoltaïque comprend un substrat avec divers éléments valorisables. En particulier, le substrat peut comprendre successivement un support, un film d’oxyde transparent conducteur (OTC ou TCO pour « transparent conductive oxide »), et une couche de métallisation recouvrant partiellement le TCO. Le film de TCO est ainsi accessible à la gravure.
Par la suite, nous décrirons plus particulièrement un substrat comprenant un support, un film d’oxyde transparent conducteur et une couche métallique. Cependant, le procédé peut également être mis en œuvre pour un substrat formé d’un film transparent conducteur et d’une couche métallique.
Les cellules photovoltaïques peuvent être en silicium cristallin, en silicium poly-cristallin, en CIGS ou encore en pérovskite.
On choisira, de préférence, une cellule à Hétérojonction (HJT).
A titre illustratif et non limitatif, la cellule HJT peut comprendre un substrat en silicium monocristallin recouvert, de part et d’autre, par des couches de silicium amorphe (P et N+). Les couches de silicium amorphes peuvent avoir une épaisseur d’une dizaine de nanomètres. Ces couches sont elles-mêmes recouvertes du film d’oxyde transparent conducteur puis par une grille conductrice.
Dans le cadre de l’invention, le film de TCO est un film d’oxyde indium-étain (ou ITO pour « Indium Tin Oxide »). L’ITO comprend par exemple 97% d’oxyde d’indium (In 2 O 3 ) et 3% d’oxyde d’étain SnO 2 .
La couche de métallisation forme une grille conductrice.
La couche de métallisation est une couche métallique en un métal du groupe du platine ou en argent.
Le métal du groupe du platine est choisi parmi le ruthénium, le rhodium, le palladium, l’osmium, l’iridium et le platine. De préférence, il s’agit de platine.
De préférence, la couche métallique est en argent. La couche métallique contient au moins 0,01% massique d’argent de la masse totale, et de préférence au moins 0,035 % massique d’argent.
La couche métallique peut être en argent pur (i.e. la couche contient au moins 99% d’argent). Elle est, par exemple, réalisée avec une pâte de métallisation en argent.
Alternativement, elle peut contenir un ou plusieurs autres éléments, par exemple, choisis parmi le plomb, l’étain et le cuivre. Les connecteurs sont, par exemple, formés d'un cœur en cuivre enrobé de Sn62Pb36Ag2.
A l’issue des étapes b) et c), les éléments d’intérêt du panneau photovoltaïque ont été séparés.
l’unité auxiliaire ajoute l’état interne à la trame de données lors du passage de celle-ci et
la trame de données est remontée à l’unité centrale en fin de chaque cycle de communication.
Selon un autre aspect, l’invention concerne un robot industriel apte à mettre en œuvre un procédé de commande tel que décrit.
BREVE DESCRIPTION DES FIGURES L’invention sera mieux comprise et d’autres avantages de celle-ci apparaîtront plus clairement à la lumière de la description qui va suivre, donnée uniquement à titre d’exemple et faite en référence aux dessins annexés, dans lesquels :
la représente schématiquement et en blocs structurels un robot industriel selon l’invention conformément à un mode de réalisation ;
la est un schéma bloc fonctionnel du robot industriel de la conformément au mode de réalisation de la ;
la est un schéma fonctionnel synthétique illustrant le système de commande conforme à l’invention ;
la est un schéma bloc illustrant la communication de données entre unités du robot ;
la est un schéma fonctionnel détaillant les boucles d’effort et de vitesses ;
la représente schématiquement un procédé de commande d’un robot industriel conforme à l’invention détaillant la prise en compte des efforts extérieurs multidimensionnels.
La représente un exemple de robot industriel 2.
Le robot 2 comporte un bras de robot multiaxes 4. Par exemple, le bras de robot 4 comporte plusieurs segments articulés deux à deux autour d’axes de rotation.
Le bras de robot 4 peut comporter un effecteur 6, tel qu’un outil pilotable, qui est placé en bout du bras de robot 4.
Le bras de robot 4 comporte une pluralité d’actionneurs électriques, notés M1, M2, M3, M4, M5 et M6 sur l’exemple de la (et notés M1 à M6 dans ce qui suit). Chacun des actionneurs électriques est capable de déplacer par rotation ou par translation une partie du bras de robot 4 par rapport à une autre partie du bras de robot 4 autour d’un axe de mouvement, tels qu’un des axes de rotation.
Chaque actionneur électrique M1 à M6 comporte un moteur électrique, tels que des moteurs électriques synchrones sans balais, ou tout autre moteur électrique adapté.
sont des clichés photographiques d’une plaque d’une cellule à hétérojonction (HJT), respectivement, avant, pendant et après un traitement dans de l’Oxaline selon un mode de réalisation particulier de l’invention.
est un cliché obtenu au microscope électronique à balayage sur une plaque d’une cellule photovoltaïque HJT, avant traitement dans l’Oxaline.
est spectre EDX obtenu sur une plaque d’une cellule photovoltaïque HJT, avant traitement dans l’Oxaline ; le spectre EDX a été réalisé dans l’encadré de la .
est un cliché obtenu au microscope électronique à balayage sur une plaque d’une cellule photovoltaïque HJT, après traitement dans l’Oxaline, selon un autre mode de réalisation particulier de l’invention.
est un spectre EDX obtenu sur une plaque d’une cellule photovoltaïque HJT, après traitement dans l’Oxaline, selon un autre mode de réalisation particulier de l’invention ; le spectre EDX a été réalisé au niveau de la zone encadrée dans la .
Par la suite, même si la description fait référence à la valorisation de panneaux ou modules photovoltaïques ; l’invention est transposable à d’autres substrats contenant de l’oxyde d’indium-étain et une couche métallique en argent ou en un métal du groupe du platine (MGP).
Le procédé de recyclage d’un panneau photovoltaïque permettant de récupérer l’indium comprend les étapes suivantes :
d) récupérer les cellules photovoltaïques, les cellules photovoltaïques formant un substrat contenant un film d’oxyde d’indium-étain recouvert localement par une couche métallique, et plus particulièrement par une couche contenant de l’argent,
e) mettre en œuvre une étape de récupération de l’indium.
Le robot 2 comporte aussi une pluralité de capteurs, notés C1, C2, C3, C4, C5 et C6 sur l’exemple de la (et notés C1 à C6 dans ce qui suit).
Chaque actionneur électrique M1 à M6 est associé à un capteur C1 à C6. Chaque capteur C1 à C6 est configuré pour mesurer une position articulaire de cet actionneur électrique. Par exemple, les capteurs C1 à C6 sont des capteurs d’angle, tels que des codeurs rotatifs. La position articulaire correspond par exemple à une position angulaire de l’articulation
De préférence, le robot 2 est un robot à 6 axes. Le bras de robot 4 présente donc six degrés de liberté et comporte six actionneurs électriques M1 à M6 et six capteurs C1 à C6.
Le robot 2 comporte également un système de commande 8.
Dans un mode de réalisation illustré sur les figures 1, 2 et 3, le système de commande 8 comporte un contrôleur électronique de robot, qui comprend :
une unité centrale 5, une unité auxiliaire 7 et 6 unités de puissance 15.
Au sens de la présente description, le qualificatif « articulaire » est utilisé pour désigner soit la position (angulaire) de chaque articulation du bras de robot 4, soit la position (angulaire) courante de chaque actionneur M1 à M6 du robot. L’expression « efforts articulaires » désigne les efforts commandés sur chaque articulation du bras de robot, ou sur chaque actionneur M1 à M6.
Dans cette description, on désigne par « effort » une force ou un couple mécanique.
L’unité centrale 5 est en communication avec l’unité auxiliaire 7 par une liaison de données tel qu’un bus de données 18, notamment un bus de terrain.
En pratique, l’unité auxiliaire 7 est connectée à des unités de puissance 15 qui délivrent un courant électrique approprié aux actionneurs M1 à M6 par l’intermédiaire de conducteurs électriques 16.
L’unité de puissance 15 est un dispositif comprenant des interrupteurs commandables couplés à une alimentation et apte à générer les courants dans les phases d’un moteur en fonction de signaux de commande des interrupteurs appelés consignes de pilotage d’unité de puissance. Il comprend des capteurs de mesure des courants de phase des moteurs. Ces mesures de courants sont transmises à la boucle de courant 62de manière à adapter le pilotage des interrupteurs commandables de l’unité de puissance 15 par rétroaction. Le système de commande 8 comporte également une interface d’acquisition de données 14, telle qu’une carte électronique. L’interface d’acquisition de données 14 est connectée aux capteurs C1 à C6 et est configurée pour recevoir les données mesurées par les capteurs C1 à C6.
Par exemple, les capteurs C1 à C6 sont connectés à l’interface d’acquisition de données 14 par des liaisons de communication compatibles avec un protocole de communication industriel, tel que le protocole EnDat, ou équivalent.
L’interface d’acquisition de données 14 est connectée à l’unité centrale 5 et à l’unité auxiliaire 7 par une liaison de données tel qu’un bus de données 18, notamment un bus de terrain.
De préférence, le bus de données 18 est compatible avec le protocole de communication EtherCAT (Ethernet for Control Automation Technology).
Les constituants du système de commande 8 peuvent avantageusement être regroupés dans une armoire de commande. En alternative, l’interface de d’acquisition de données 14 peut être placée dans le bras de robot comme les actionneurs M1 à M6 et les capteurs C1 à C6. L’unité centrale 5, l’unité auxiliaire 7 et les unités de puissance 15 peuvent être placés dans une armoire de commande 30 visible en pointillés sur la .
Un capteur d’efforts multiaxes 20 placé entre l’extrémité du bras de robot 4 et l’effecteur 6 est connecté à l’unité centrale 5 et à l’unité auxiliaire 7 par l’intermédiaire du bus de données 18. Le capteur d'efforts multiaxes (20) est constitué d'au moins 6 dispositifs de mesures, par exemple des jauges de contraintes piezo-résistives solidaires d'un corps d'épreuve. L'agencement géométrique des dispositifs, non nécessairement aligné sur un repère cartésien canonique, permet de reconstruire le torseur d'effort complet par combinaison linéaire des mesures qu'il produit.
c) réaliser un traitement thermique, chimique et/ou mécanique pour retirer la couche de polymère encapsulant les cellules photovoltaïques,
d) récupérer les cellules photovoltaïques, les cellules photovoltaïques formant un substrat contenant un film d’oxyde d’indium étain recouvert localement par une couche métallique, de préférence en argent,
e) mettre en œuvre l’étape de récupération de l’indium telle que définie précédemment.
Avantageusement, après l’étape de dissolution, le procédé comprend une étape ultérieure au cours de laquelle on récupère l’étain en mettant, par exemple, en œuvre une première étape d’électrodéposition de l’étain puis on récupère l’indium en mettant par exemple en œuvre une deuxième étape d’électrodéposition de l’indium.
- les DES sont faciles à préparer et peuvent donc être préparer in situ ,
- l’argent n’est pas dissout et est ainsi facilement récupérable.
Il est souhaitable que cette variation en créneau respecte certains critères.
Il est souhaitable notamment que sa fréquence de variation et/ou son rapport cyclique soient assez élevés, pour éviter qu’un scintillement ou une fluctuation de luminosité ne soit perçu par un individu. En effet, d’un point de vue électrique, le temps de réponse d’une LED est généralement très court si bien que la LED cesse d’émettre de la lumière dès qu’elle n’est plus alimentée électriquement, entre deux impulsions en créneau. Si la fréquence du signal en créneau est faible (ou si le rapport cyclique est faible, cette extinction répétée de la LED peut être perçue par un individu, du fait de la persistance rétinienne limitée de l’œil humain, et donner lieu à une impression visuelle de scintillement indésirable. Sur la , qui représente des points de fonctionnement envisageables dans le plan fréquence de variation du courant f LED / rapport cyclique R, la courbe Cv1 montre la limite au-dessus de laquelle il est souhaitable de travailler, pour éviter qu’un individu ne perçoive un scintillement ou une fluctuation d’intensité lumineuse de l’image formée sur le sol (en l’occurrence dans le cas d’un sol globalement blanc, dans un environnement lumineux – pas dans l’obscurité). La zone hachurée située sous la courbe Cv1 correspond ainsi à une zone à éviter si possible, dans le plan f LED – R.
Mais il est aussi souhaitable, en général, d’employer un rapport cyclique et/ou une fréquence de variation pas trop élevé, pour, entre deux impulsions de courant (en créneau), laisser un laps de temps suffisant pour pouvoir passer d’une image à l’autre (en faisant tourner le disque) pendant que la LED est éteinte . Cela permet de passer d’une image à l’autre sans bavure ou chevauchement entre images, ni masquage de parties d’image. Sur la , la courbe Cv2’ montre la limite en dessous de laquelle il est souhaitable de travailler, pour disposer d’un temps suffisant pour changer d’image pendant l’intervalle d’extinction de la LED, entre deux créneaux de courant. La zone en hachures pointillées, située au-dessus de la courbe Cv2’, correspond ainsi à une zone à éviter si possible, dans le plan f LED – R. La position de cette courbe dans le plan f LED /R est fixée par le temps de réponse de l’ensemble disque-moteur, c’est-à-dire par le temps nécessaire pour passer d’une image à l’autre disque, avec un arrêt dans la position finale (dans le cas de la , ce temps de réponse est de 10 ms).
Enfin, les inventeurs ont remarqué que l’emploi d’un rapport cyclique R faible est défavorable en termes de rendement énergétique Eff de la LED. En effet, pour obtenir une même luminosité moyenne, lorsqu’on réduit le rapport cyclique R, il faut en contrepartie augmenter le courant crête, ce qui réduit le rendement énergétique de la LED, comme expliqué plus loin (en référence à la ). Sur la , la courbe Cv3 correspond ainsi à une limite de rapport cyclique, au-dessus de laquelle il est préférable de travailler, pour des raisons de rendement (cette courbe correspond à une luminosité cible, et à une consommation électrique maximale acceptable donnée).
Sur la , la zone Z’ non hachurée correspond alors à la zone dans laquelle la fréquence f LED et le rapport cyclique R sont choisis pour satisfaire ces différents critères. Comme on peut le voir, cette zone est peu étendue, dans le plan f LED – R, alors même que ces courbes correspondent à une LED très performante (de type « bichip », c’est-à-dire à double substrat), et à un ensemble moteur-disque également très performant en termes de temps de réponse.
Il est donc souhaitable d’augmenter l’étendue la zone du plan f LED – R dans laquelle ces différents critères de fonctionnement sont satisfait, afin de donner plus de liberté dans le choix du point de fonctionnement du dispositif ou dans le choix des composants du dispositif de projection.
RESUME Pour remédier au moins en partie aux limites de l’art antérieur, la présente technologie concerne alors un dispositif de projection d’images comprenant : au moins une LED émettant un faisceau lumineux d’éclairage, un module de changement d’image comprenant différentes images à projeter montées sur disque couplé à un moteur pas à pas, et un circuit électrique de commande, connecté au moteur pas à pas et configuré pour commander le moteur conformément à une séquence de commande donnée, de manière à faire tourner le disque : depuis une première position angulaire, dans laquelle une première desdites images est présente sur le trajet du faisceau lumineux, jusqu’à une deuxième position angulaire, dans laquelle une deuxième desdites images est présente sur le trajet du faisceau lumineux, avec arrêt dans la deuxième position angulaire, le circuit électrique de commande étant configuré pour, au cours de la séquence de commande, commander le moteur avec une fréquence de commande de changement de pas qui, pendant une phase principale, est supérieure ou égale à une fréquence cible donnée, puis pendant une phase de décélération contrôlée, décroit progressivement jusqu’à zéro.
Dans les dispositifs de projection de l’art antérieur, le déplacement du disque est le plus souvent arrêté instantanément, le signal de commande de changement de pas passant instantanément (à l’instant t3’, sur la ) d’une fréquence de commande fo non-nulle, à une fréquence nulle. Cet arrêt instantané, qui correspond à un fonctionnement du moteur pas à pas de type « pull-in », permet de réduire au minium la durée pendant laquelle le disque est entraîné. Mais, après le déplacement, l’arrêt subit de la rotation du disque entraine un phénomène d’oscillation dont la durée t’ osc s’avère longue en pratique, parfois aussi longue que le déplacement lui-même (voir la ). Or il est souhaitable que l’image, placée sur le trajet du faisceau d’éclairage, ait cessé d’osciller (angulairement), ou que l’oscillation descende en dessous d’un certain seuil, qui peut être angulaire, par exemple 0,1 degrés ou 0,01 degrés, avant de rallumer la LED, pour éviter de former sur le sol une image tremblotante. En pratique, il est donc souhaitable que la LED reste éteinte pendant la durée d’entrainement par le moteur, et aussi pendant cette durée d’oscillation t’ osc (i.e. : jusqu’à ce que ces oscillations soient amorties). Le temps de réaction mécanique à considérer est donc t3’+ t’ osc , qui, dans le cas de la , vaut 10ms, comme pour la (alors que la durée t3’ du déplacement en lui-même est de 5ms seulement).
Au contraire, dans le dispositif conforme à la présente technologie, lors du passage d’une image à l’autre, le moteur est commandé selon la séquence suivante : phase principale (phase de déplacement principale), pendant laquelle la fréquence de commande est supérieure ou égale à la fréquence cible (par exemple constante, et égale à cette fréquence cible), puis phase de décélération contrôlée.
L’ajout de cette phase de décélération contrôlée rallonge la durée totale de la séquence de commande, par rapport à un arrêt instantané de la rotation. Mais, en contrepartie, cela réduit de manière substantielle la durée t osc du régime d’oscillation transitoire qui suit l’arrêt du moteur (voir la par exemple). Et il s’avère en pratique que la réduction de la durée d’oscillation obtenue ainsi est plus importante que la perte de temps due à l’ajout de la phase de décélération. L’ajout de cette phase de décélération progressive permet donc finalement de réduire le temps de réponse mécanique total du système moteur-disque, et d’augmenter ainsi l’étendue de la zone de travail Z, dans le plan f LED – R (voir la , par exemple, qui correspond à un temps de réponse de 7ms, au lieu de 10 ms pour la ).
Le fait d’introduire cette phase de décélération progressive permet en outre, pendant la phase principale de déplacement, d’employer une valeur de fréquence de commande de changement de pas supérieure aux limites de fonctionnement en mode pull-in du moteur (un rappel de la définition de la limite de fonctionnement en mode pull-in est donnée plus bas), ce qui conduit à une vitesse angulaire importante, plus élevée qu’en mode pull-in, sans pour autant risquer de manquer des pas du signal de commande lors de l’arrêt. Cette possibilité d’employer une vitesse angulaire élevée (sans risquer de manquer des pas) contribue aussi à réduire la durée totale nécessaire pour remplacer une image par la suivante, augmentant ainsi l’étendue de la zone de travail Z.
Dans le dispositif de projection qui vient d’être décrit, il peut être souhaitable de décaler angulairement la première image et la deuxième image de manière assez importante (par exemple avec un écart supérieur ou égal à 45 degrés, ou même supérieur ou égal à 60 degrés). En effet, la phase de décélération (combinée éventuellement à l’emploi d’une valeur de fréquence cible supérieure aux limites de pull-in) permet de réduire le temps de réponse mécanique, mais augmente en revanche la distance angulaire à parcourir ou qui doit être parcourue par le disque (au cours de la séquence de commande). Selon le type de moteur employé, il peut alors être nécessaire d’écarter substantiellement les première et deuxième images, à projeter successivement.
Pour obtenir un écart notable les première et deuxième images, on peut alors prévoir que la première image et la deuxième image ne sont pas consécutives, sur le disque, au moins une autre desdites images étant intercalée entre la première image et la deuxième image. Cela permet d’écarter angulairement ces deux images, sans perdre de place sur le disque, puisque l’intervalle entre les deux images est alors employé pour placer une autre image. Cela permet de conserver un nombre total d’images élevé, sur le disque, tout en ayant un écart angulaire important entre deux images projetées successivement (i.e. : projetée l’une immédiatement après l’autre).
Ainsi, aucun des procédés actuels ne permet la récupération de l’argent et de l’indium de manière satisfaisante.
Un but de la présente invention est de proposer un procédé de récupération de l’indium présent dans un substrat contenant de l’oxyde d’indium-étain et une couche métallique en un métal du groupe du platine ou en argent, le substrat provenant par exemple provenant d’un module photovoltaïque à recycler, le procédé devant être simple à mettre en œuvre, peu coûteux et ne nécessitant pas l’utilisation de produit toxique pour l’environnement et/ou pour la santé des personnes mettant en œuvre le procédé.
Pour cela, la présente invention propose un procédé de récupération de l’indium contenu dans un substrat comprenant un film d’oxyde d’indium-étain recouvert localement par une couche métallique, en argent ou en un métal du groupe du platine, le procédé comprenant une étape de dissolution au cours de laquelle on plonge le substrat dans une solution de dissolution comprenant un solvant eutectique profond choisi parmi la réline, la maline et l’oxaline, moyennant quoi on dissout sélectivement l’oxyde d’indium étain, la dissolution de l’oxyde d’indium-étain conduisant à la libération de la couche métallique.
L’invention se distingue fondamentalement de l’art antérieur par l’utilisation de solvants eutectiques profonds (ou DES pour « Deep Eutectic Solvents » en anglais). Les DES sont des solvants formés par le mélange de deux ou plusieurs composés en une proportion exacte qui correspond au point eutectique. La plupart de ces solvants sont liquides à température ambiante, ce qui facilite leur utilisation. Les DES sont non-volatiles, ininflammables et chimiquement stables à des températures allant jusqu’à 200 °C.
La préparation des solvants ne nécessite aucune réaction chimique et, par conséquent, le rendement de production est de 100%. Il s'agit d'un simple mélange des produits composant le DES en bonne proportion avec chauffage, jusqu'à l'obtention d'un liquide homogène et transparent.
Les DES permettent de dissoudre la couche d’oxyde d’indium-étain et de récupérer la couche métallique sous forme solide par voie de chimie verte, contrairement aux procédés mettant en œuvre des liquides ioniques.
Selon un mode réalisation particulièrement avantageux, le solvant eutectique profond est l’oxaline.
Avantageusement, l’étape de dissolution est réalisée à une température comprise entre 20°C et 120°C, et de préférence entre 50°C et 80°C.
Avantageusement, le rapport solide liquide est compris entre 1 et 40%, et de préférence entre 10% et 20%.
Avantageusement, la solution de dissolution comprend en outre de l’eau, le pourcentage molaire de l’eau par rapport au solvant eutectique profond étant, de préférence, inférieur à 50%.