INPI-France/Brevets-Francais-2024-Chunked huggingface dataset:
Lorsque le au moins un photorécepteur est un module photovoltaïque, il est possible d’alimenter l’émetteur lumineux par l’énergie électrique récupérée par le module photovoltaïque. Ainsi, la consommation d’énergie du dispositif de communication est avantageusement réduite.
Dans les exemples des figures 4a et 4b, le système d’assemblage peut comprendre un profilé 221 adapté pour coopérer avec une extrémité 31 de la bâche réfléchissante 3 de façon à assembler le profilé 221 et l’extrémité 31 de la bâche réfléchissante 3 ensemble. L’extrémité 31 de la bâche réfléchissante peut par exemple comprendre un jonc 310 s’étirant sur une longueur de la bâche réfléchissante perpendiculaire à l’axe d’orientation des modules, et présentant une longueur adaptée à la poutre porteuse 22 sur laquelle il va être assemblé. Le profilé 221 peut être conformé selon une forme et une longueur complémentaire à celle du jonc 310 de façon à ce que le jonc 310 puisse être reçu et maintenu dans le profilé 221.
Dans l’exemple de la , le profilé 221 est assemblé à la poutre porteuse 22 du module photovoltaïque 2 par un système de fixation 200, par exemple à l’aide d’une vis ou d’un rivet. Plus précisément, dans l’exemple illustré, le système de fixation 200 comprend une vis 201 coopérant avec un écrou de fixation 202. La vis 201 traverse une section du profilé 221 et une section de la poutre porteuse 22 avant de traverser l’écrou de fixation 202 de façon à permettre l’assemblage du profilé 221 à la poutre porteuse 22. Dès lors, lorsque le jonc 310 de la bâche réfléchissante 3 est reçu dans le profilé 221, il est assemblé avec la poutre porteuse 22 du module 2 sur laquelle est assemblé le profilé 221.
Dans l’exemple de la , le profilé 221 est directement formé sur la poutre porteuse 22 et forme une partie intégrante de la poutre porteuse. La poutre porteuse 22 est donc conformée pour présenter le profilé 221. Ainsi, lorsque le jonc 310 de la bâche réfléchissante 3 est reçu dans le profilé, il n’est plus nécessaire d’utiliser un système de fixation assemblant le profilé 221 à la poutre porteuse 22.
On comprend que dans ces configurations, le profilé 221, qu’il soit assemblé sur la poutre porteuse 22 du module 2 comme illustré en , ou qu’il soit partie intégrante de la poutre porteuse 22 du module 2 comme illustré en , s’étend sur la longueur de la poutre porteuse 22 du module. Par conséquent, dans le cas d’une rangée de modules photovoltaïques présentant une structure porteuse 21 avec des poutres porteuses 22 partagées entre les modules 2 de la même rangée, le profilé 221 peut s’étendre sur la longueur d’une poutre porteuse 22 de la rangée de module, et la longueur de la bâche réfléchissante perpendiculaire à l’orientation des modules peut être adaptée à la longueur de ce profilé 221 pour assembler l’extrémité 31 de la bâche réfléchissante 3à la rangée de modules.
On comprend également que l’exemple de système d’assemblage des figures 4a ou 4b utilisant la coopération d’un jonc 310 et d’un profilé 221 peut être utilisé pour assembler chacune des extrémités de la bâche réfléchissante 3 sur leur poutre porteuse 22 respective, que ces poutres porteuses 22 soient celles des deux modules photovoltaïques 2a et 2b ou celles partagées par les modules photovoltaïques 2 de deux rangées de modules photovoltaïques 2.
L’exemple de système d’assemblage jonc/profilé présenté est avantageux dans la mesure où il est peu coûteux et qu’il permet un assemblage facilité par rapport à des systèmes présentant plusieurs points d’accroches différents, notamment à l’aide d’œillets, entre la bâche réfléchissante et la poutre porteuse.
Dans l’exemple de la , le système d’assemblage comprend un système de tension 110 et l’extrémité 31 de la bâche réfléchissante comprend également un jonc 310 s’étirant sur la longueur de la bâche réfléchissante 3 perpendiculaire à l’axe d’orientation des modules. Le jonc 310 est assemblé à la poutre porteuse 22 par le système de tension 110. Le système de tension 110 est adapté pour tendre la bâche réfléchissante, par exemple en rapprochant le jonc 310 de la poutre porteuse 22 selon l’axe d’orientation du module.
Dans l’exemple représenté, le système de tension 110 comprend un profilé 222 conformé pour accueillir le jonc 310 à une première extrémité 222a et conformé pour accueillir une tête de vis 223t à une deuxième extrémité 222b opposée à la première extrémité. La deuxième extrémité 222b du profilé 222 est conformée de façon à empêcher une rotation de la tête de vis 223t dans le profilé 222. La vis 223 présentant la tête de vis 223t s’étend en longueur le long de l’axe d’orientation du module 2 et traverse la poutre porteuse 22, comme représenté sur la , de façon à connecter le profilé 222 à la poutre porteuse 22. Dans cette mesure, lorsque le jonc 310 du réflecteur 3 est engagé dans la première extrémité 222a du profilé 222 du système de tension 110, il est assemblé à la poutre porteuse 22. Le système de tension 110 comprend également un écrou 224 en contact avec la poutre porteuse 22 et permettant de fixer la vis 223 à la poutre porteuse. En l’occurrence, l’extrémité 223f de la vis 223 opposée à la tête de vis 223t depuis laquelle s’étend le filetage (non représenté) de la vis 223 est engagée dans l’écrou 224. De cette façon, en entrainant en rotation l’écrou 224 vers la tête de vis 223t, l’écrou 224 vient en appui sur la poutre porteuse 22 qui se rapproche du profilé 222 et qui se rapproche donc du jonc 310 de la bâche 3 maintenu dans ce profilé 222. Dans la mesure où la distance déterminée entre les poutres porteuses 22 sur lesquelles sont assemblées respectivement les deux extrémités de la bâche 3 est constante, rapprocher une poutre porteuse 22 du jonc 310 de la bâche entraine une tension de la bâche 3. La tension de la bâche peut donc être accrue jusqu’à ce que la poutre porteuse 22, poussée par l’écrou 224 lorsqu’il est entrainé en rotation, vienne en butée contre la tête de vis 223t.
De la même façon que précédemment, on comprend que l’exemple de système d’assemblage présentant un système de tension 110, notamment celui de la peut être utilisé pour assembler chacune des extrémités de la bâche réfléchissante 3 sur leur poutre porteuse 22 respective, que ces poutres porteuses 22 soient celles des deux modules photovoltaïques 2a et 2b ou celles partagées par les modules photovoltaïques 2 de deux rangées de modules photovoltaïques 2.
PROCEDE DE CARACTERISATION ELECTRIQUE D’UN MATERIAU ABSORBEUR SOUS ILLUMINATION VARIABLE L’invention concerne le domaine de la caractérisation électrique d’un matériau absorbeur, c’est-à-dire un matériau de conversion photovoltaïque apte à être utilisé pour la réalisation de cellules photovoltaïques. L’invention peut être utilisée pour caractériser par exemple des structures photovoltaïques à base de silicium cristallin, avec des contacts passivés et à hautes performances. L’invention peut notamment servir à déterminer les pertes résistives obtenues dans des cellules photovoltaïques en fonctionnement, c’est-à-dire sous illumination, réalisées avec le matériau absorbeur ainsi caractérisé.
État de la technique antérieure Plusieurs techniques ont été développées pour cartographier les performances d’une cellule photovoltaïque, c’est-à-dire caractériser électriquement différentes régions de la cellule photovoltaïque.
Les mesures courant-tension (mesures I-V), à l’obscurité ou sous illumination, sont couramment utilisées pour évaluer les performances des cellules photovoltaïques ou d’éléments de ces cellules, et comprendre les phénomènes à l’origine de certaines limitations des performances des cellules. Une telle mesure I-V appliquée à une cellule photovoltaïque consiste à mesurer le courant électrique délivré par la cellule tout en appliquant une tension électrique à ses bornes. Cette mesure permet notamment de déterminer le courant de court-circuit, la tension de circuit-ouvert, ainsi que le courant et la tension à la puissance maximale de la cellule photovoltaïque.
La méthode de mesure « Transfer Length Method », ou TLM, également appelée « méthode de longueur de transfert », permet de déterminer la conductivité d’une couche de matériau et la résistivité de contact entre cette couche de matériau et des électrodes de mesure conductrices formées sur cette couche de matériau. Cette méthode est mise en œuvre à partir d’un échantillon photovoltaïque comprenant au moins une couche de matériau absorbeur (le même que celui utilisé pour réaliser la cellule photovoltaïque) sur lequel sont disposées plusieurs électrodes de mesure conductrices. Les électrodes de mesure sont par exemple de forme allongée, disposées parallèlement les unes aux autres et espacées d’une distance variable les unes par rapport aux autres, c’est-à-dire telles que les distances entre deux électrodes de mesure voisines, ou adjacentes, soient différentes d’une paire d’électrodes de mesure à l’autre. Ces distances sont appelées distances inter-électrodes.
Dans la méthode TLM, des mesures I-V pour les différentes paires d’électrodes voisines sont réalisées. Il est alors possible de déterminer les valeurs de résistance pour ces différentes paires d’électrodes en fonction de la distance inter-électrodes de chacune de ces paires d’électrodes, puis d’extraire les valeurs de la conductivité électrique de la couche de matériau absorbeur et de la résistance de contact entre cette couche de matériau absorbeur et les électrodes de mesure.
La mise en œuvre de la méthode TLM nécessite de réaliser des électrodes de mesure conductrices à la surface de l’échantillon à caractériser, ces électrodes étant très souvent métalliques. Cette méthode est généralement pratiquée à l’obscurité. Cependant, les couches photosensibles et les résistivités de contact de l’échantillon caractérisé peuvent être affectées par la présence d’une excitation lumineuse. Pour obtenir une meilleure précision, la caractérisation électrique de tels échantillons devrait donc être réalisée sous illumination. Par contre, les électrodes de mesure utilisées génèrent de l’ombrage lorsque l’échantillon est placé sous illumination, entraînant ainsi une inhomogénéité dans la répartition des porteurs de charge photo-générés dans la couche photovoltaïque de l’échantillon étudié étant donné que les distances inter-électrodes varient d’une paire d’électrodes de mesure à l’autre. La méthode TLM classique ne permet donc pas d’obtenir des résultats corrects sous illumination.
Dans l’article «In depth analysis of transfer length method application on passivated contacts under illumination » de L. Basset et al., Solar Energy Materials and Solar Cells, Vol. 230, 2021, Février 2021, les auteurs mettent en évidence, par simulation numérique et mesures expérimentales, que des inhomogénéités dans la concentration spatiale des porteurs minoritaires en excès principalement dues à l’ombrage des électrodes métalliques ne permettent plus d’appliquer correctement la méthode TLM à des couches de matériau absorbeur à base de silicium cristallin passivées pour les raisons suivantes : - la résistivité du silicium cristallin est fortement dépendante de la densité de porteurs minoritaires sous illumination : pour chaque niveau d’éclairement, la résistivité du c-Si doit être homogène et connue ; - dans le cas des résultats de simulation sur des échantillons photovoltaïques à base de silicium cristallin dopé n, il a été vu que sous un éclairement d’intensité égale à 1 soleil (ou 1 sun), soit 1000 W/m², en face avant, aucune photo-génération ne se produit sous les électrodes métalliques, menant ainsi à une inhomogénéité de porteurs injectés selon l’axe parallèle à la longueur des électrodes puisque celles-ci créent de l’ombrage. Selon l’axe parallèle à l’épaisseur de la couche de matériau absorbeur, il existe également des inhomogénéités mais celles-ci sont suffisamment faibles par rapport à l’épaisseur de l’échantillon pour être homogénéisées par le phénomène de diffusion.
Le dispositif d’alimentation 1 comprend donc des batteries 5, par exemple de type LiFePO4, ainsi qu’un régulateur de charge solaire 6, par exemple de type MPPT (pour Maximum Power Point Tracking ). Le dispositif d’alimentation 1 comprend aussi des premiers composants de protection 7 visant à protéger le régulateur 6 contre une surtension ou un pic de courant provenant des panneaux photovoltaïques 3, des deuxièmes composants de protection 8 visant à protéger les batteries 5, et des troisième composants de protection 9 visant à protéger la tour de télécommunication 4 contre une surtension ou un pic de courant provenant du dispositif d’alimentation 1.
Les batteries au lithium 5 sont classiquement équipées d’un système de gestion de batterie 10 (BMS, pour Battery Management System ).
Le BMS 10 est un système électronique responsable de la surveillance, de l'équilibrage, de la coordination et du contrôle des cellules de batterie Lithium-ion. Le BMS 10 gère le contrôle en temps réel de chaque cellule de la batterie 5, communique avec les appareils externes, gère le calcul du SOC (pour State Of Charge ), mesure la température et la tension, etc. Pour chaque batterie 5, le BMS 10 comprend ici un module de gestion thermique 11, un module de gestion des cellules 12, et un module de commutation 14 comprenant des MOSFETs de commutation.
Il protège la batterie 5 de différents défauts tels que la surtension, la surintensité, la sous-tension, la surchauffe, etc.
En cas d'événement indésirable (sous-tension, surtension, etc…), le BMS 10 peut isoler et déconnecter les cellules de la batterie 5 à l'aide des transistors MOSFETs, qui sont considérés comme des interfaces entre les cellules de la batterie 5 et les bornes externes négative et positive de la batterie 5.
Si les MOSFETs de commutation de la batterie 5 sont déconnectés sous n’importe quel événement, une tension doit être appliquée aux bornes de sortie de la batterie 5 pour la réactiver.
Cependant, on a détecté deux problèmes majeurs lors du remplacement des batteries au plomb par des batteries au lithium (notamment LiFePO4).
Le premier problème concerne la mise en service du dispositif d’alimentation 1 suite à l’installation des nouvelles batteries LiFePO4. Lors de la première installation, un courant d’appel élevé est demandé par le régulateur de charge 6 pour charger ses condensateurs de sortie C1…CN. Ce courant de crête risque d’endommager le circuit de protection du BMS 10 de chaque batterie 5, ce qui a pour conséquence d’endommager la batterie 5 qui doit alors être remplacée.
Le deuxième problème concerne le fonctionnement courant du dispositif d’alimentation 1. Si l’une des batteries 5 est complètement déchargée, le BMS 10 la déconnecte et l'isole du reste du dispositif 1. Pour reconnecter la batterie 5, une tension doit être appliquée à son entrée. En l’absence d’une telle tension, le dispositif d’alimentation 1 n’est pas fonctionnel et doit être démarré manuellement pour éviter un blackout d’énergie.
Pour résoudre le premier et le deuxième problème, un technicien doit intervenir sur le site en étant muni d’un petit générateur diesel. Cette solution est très compliquée à mettre en œuvre car, dans la plupart des cas, les tours de télécommunication et leur système d’alimentation sont situés dans des zones reculées avec un accès très difficile. Le service de télécommunication est donc interrompu pendant une longue période.
L’invention a pour objet, lors du remplacement des batteries au plomb par des batteries au lithium dans un dispositif d’alimentation tel que précédemment décrit, de résoudre les problèmes qui viennent d’être évoqués sans utiliser de générateur diesel, et de manière simple et peu coûteuse.
En vue de la réalisation de ce but, on propose un circuit électrique agencé pour être connecté à au moins un panneau photovoltaïque, à au moins une batterie principale et à un régulateur de charge, et comprenant : un premier composant d’alimentation agencé pour, à intervalles prédéfinis, générer une première tension à partir d’une énergie photovoltaïque qui est produite par le au moins un panneau photovoltaïque ; un module de commutation agencé pour, lorsque le premier composant d’alimentation génère la première tension, être alimenté par ladite première tension et appliquer, aux bornes de la au moins une batterie principale et du régulateur de charge, pendant une durée prédéfinie, une tension d’alimentation produite à partir de l’énergie photovoltaïque.
A intervalles prédéfinis, la tension d’alimentation est donc appliquée automatiquement et pendant une durée prédéfinie en entrée du régulateur de charge et des batteries principales.
Cela permet au régulateur de charge de charger ses condensateurs de sortie sans demander aux batteries principales un courant de crête élevé. Lorsqu’une batterie principale est complètement déchargée, la tension d’alimentation permet de la reconnecter automatiquement.
Les deux problèmes évoqués plus tôt, survenant lors du remplacement des batteries au plomb par des batteries au lithium, sont donc résolus.
L’onduleur 1 comprend un module de puissance 4, qui est relié à l’organe de raccordement. Ce module de puissance 4 comporte un boîtier regroupant en son sein une pluralité de transistors, et qui permet de décomposer le courant en plusieurs phases, ainsi qu’une ou plusieurs cartes de circuit imprimé 6 entre lesquelles peuvent être intercalés des écrans de blindage électromagnétique. Une seule de ces cartes de circuit imprimé 6 est représentée sur les figures, cette carte de circuit imprimé 6 s’étendant principalement dans un plan longitudinal-transversal entre une première extrémité longitudinale 8 et une deuxième extrémité longitudinale 10. La carte de circuit imprimé 6 est par ailleurs délimitée, selon une direction verticale V sensiblement perpendiculaire au plan longitudinal-transversal dans lequel elle s’étend principalement, par une première face 12 et une deuxième face 14. On comprend qu’une dimension de la carte de circuit imprimé 6 mesurée entre cette première face 12 et cette deuxième face 14 correspond à son épaisseur.
Comme cela est visible à la , le moteur électrique 2, dont la représentation et l’agencement sont ici schématiques, est disposé en regard de la première face 12 de la carte de circuit imprimés tandis que le module de puissance 4 est en regard de la deuxième face 14 de la carte de circuit imprimé. La carte de circuit imprimé 6 est ainsi interposée entre le moteur électrique 2 et le module de puissance 4, en étant plus précisément disposée, au moins partiellement, en recouvrement du module de puissance 4. La carte de circuit imprimé 6 et le module de puissance 4 sont rendus solidaires l’un de l’autre, par exemple par l’intermédiaire de moyens de serrage. On pourrait également envisager, sans sortir du cadre de l’invention, des variantes de réalisation dans lesquelles la carte de circuit imprimé 6 n’est pas fixée au module de puissance 4 mais à un châssis ou à un bâti de l’onduleur 1, de telles pièces n’étant pas représentées ici.
De manière additionnelle, sans que cela soit limitatif de l’invention dès lors que la carte de circuits imprimés est interposée entre le moteur électrique 2 et le module de puissance 4, le moteur électrique 2 peut être plus proche de la deuxième extrémité longitudinale 10 que de la première extrémité longitudinale 8 de la carte de circuit imprimé 6 et le module de puissance 4 peut être plus proche de la première extrémité longitudinale 8 que de la deuxième extrémité longitudinale 10.
La carte de circuit imprimé 6 est porteuse de différents composants électriques et/ou électroniques participant au fonctionnement de l’onduleur 1. Au sein de la carte de circuit imprimé 6 est ménagé, entre ces différents composants électriques et/ou électroniques, un orifice 15. Cet orifice 15 est traversant, de sorte qu’il s’étend de la première face 12 à la deuxième face 14 de la carte de circuit imprimé 6. Tel que cela est illustré à la , l’orifice 15 peut présenter une forme circulaire.
Au sein de l’onduleur 1, le moteur électrique 2 est relié électriquement au module de puissance 4 par l’intermédiaire de différents composants, parmi lesquels au moins une barre de connexion 16, au moins un moyen de connexion électrique 18 et au moins une patte de connexion 20. Cette barre de connexion 16, ce moyen de connexion électrique 18 et cette patte de connexion 20 sont plus précisément disposés dans cet ordre entre le moteur électrique 2 et le module de puissance 4. L’onduleur 1 présente ici, comme cela est visible en , trois exemplaires de chacun de ces éléments, avec une première barre de connexion 16A et une première patte de connexion 20A reliées par un premier moyen de connexion électrique 18A, une deuxième barre de connexion 16B et une deuxième patte de connexion 20B reliées par un deuxième moyen de connexion électrique 18B, ainsi qu’une troisième barre de connexion 16C et une troisième patte de connexion 20C reliées par un troisième moyen de connexion électrique 18C. On comprend que les caractéristiques décrites relativement à une barre de connexion 16, à un moyen de connexion électrique 18 ou à une patte de connexion 20 s’appliquent indifféremment, et sans sortir du cadre de l’invention, à chacun des exemplaires de ces éléments.
La barre de connexion 16 est une bande rigide en un matériau conducteur, par exemple une bande de cuivre ou d’aluminium. Cette barre de connexion 16 est sensiblement plane, c'est-à-dire qu’elle s’étend principalement dans un plan longitudinal-transversal. La barre de connexion 16 est sensiblement parallèle à la carte de circuit imprimé 6 et elle est disposée en regard de la première face 12 de cette dernière.
La patte de connexion 20 s’étend à partir du module de puissance 4. Cette patte de connexion 20 correspond à une languette plane et carrée qui fait saillie d’un côté du module de puissance 4. La patte de connexion 20 est principalement disposée dans un plan longitudinal-transversal, de sorte qu’elle est parallèle à la fois à la carte de circuit imprimé 6 et à la barre de connexion 16. Du fait de la disposition de la carte de circuit imprimé 6 en recouvrement du module de puissance 4, la patte de connexion 20 est en regard de la deuxième face 14 de cette carte de circuit imprimé 6.
Tel que cela a été évoqué précédemment, la barre de connexion 16 et la patte de connexion 20 sont reliées l’une à l’autre par l’intermédiaire du moyen de connexion électrique 18. Ce moyen de connexion électrique 18 est dans l’exemple illustré un pion cylindrique. Il convient de noter que tout forme qui permettrait de limiter les dimensions de l’ouverture pourrait être envisagée, et par exemple, sans que cette liste soit limitative, un pion à section carrée ou circulaire, ou une pièce métallique repliée en forme de U, avec la base du U qui traverse la carte de circuit imprimé et les branches qui s’étendent parallèlement dans un même sens longitudinal depuis la base du U pour former une zone de fixation avec respectivement la barre de connexion et la patte de connexion.
Le moyen de connexion électrique 18 est réalisé en un matériau permettant la conduction du courant au sein de l’onduleur 1. Le moyen de connexion électrique 18 comprend ainsi une portion centrale en cuivre et un revêtement extérieur en étain disposé de façon concentrique autour de la portion centrale. Le revêtement en étain a des fonctions de protection de la portion centrale et il convient de noter que sa présence n’est pas ici limitative de l’invention.