FR3015771A1 - Module electrique autonome comprenant des cellules photovoltaiques et une source de stockage d'energie alimentant une charge integree - Google Patents

Module electrique autonome comprenant des cellules photovoltaiques et une source de stockage d'energie alimentant une charge integree Download PDF

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Abstract

L'invention concerne un module électrique autonome constitué par des composants encapsulés dans un matériau transparent lesdits composants comprennent au moins une cellule photovoltaïque et au moins un élément de batterie encapsulé. Selon l'invention, lesdits composants encapsulés comprennent en outre un circuit électronique de pilotage énergétique (7) et en ce que le module comprend au moins un matériau transparent (9). L'invention trouve application dans le domaine des modules électriques autonomes.

Description

MODULE ELECTRIQUE AUTONOME COMPRENANT DES CELLULES PHOTOVOLTAÏQUES, AMELIORE Domaine de l'invention La présente invention concerne le domaine des modules électriques autonomes comprenant une ou plusieurs cellules photovoltaïques ainsi qu'une ou plusieurs batteries rechargées par lesdites cellules photovoltaïques et alimentant d'une charge intégrée au module. Etat de la technique On connaît dans l'état de la technique le brevet EP1959502 décrivant un module de production de lumière ou d'énergie comprenant au moins un générateur de lumière 15 ou d'énergie incluant au moins une cellule photovoltaïque et disposé dans une enceinte étanche sous pression réduite, l'enceinte comprenant une face avant en verre, une face arrière en métal ou alliage métallique éventuellement revêtue sur l'une ou l'autre de ses faces, un joint de scellement périphérique, ainsi que des connecteurs électriques, la face arrière étant isolée électriquement des générateurs, et la face arrière présentant une épaisseur de métal ou 20 d'alliage métallique inférieure à 1 mm, les modules d'éclairage LED ou OLED. On connaît aussi le brevet W02009062106 qui concerne généralement des dispositifs photovoltaïques et, plus particulièrement, des produits de toitures photovoltaïques dans lesquels un élément photovoltaïque est associé à un substrat de toiture. Dans un mode de réalisation, la présente invention propose un élément de toiture photovoltaïque comprenant un 25 substrat de toiture ; une ou plusieurs piles photovoltaïques disposées sur le substrat de toiture ; et une couche colorée ou dessinée disposée sur le substrat de toiture et visible dans la zone entourant les piles photovoltaïques ; ainsi qu'une couche d'encapsulation disposée sur les piles photovoltaïques et la couche colorée dessinée. La demande de brevet US2007095384 décrit une batterie de cellules 30 solaires, comportant une série de cellules photovoltaïques présentant une face avant et une face arrière. Chaque cellule photovoltaïque comporte également des contacts avant et des contacts arrière disposés respectivement sur sa face avant et sa face arrière, les contacts avant et les contacts arrière étant accessibles par la face arrière de la cellule. La batterie de cellules solaires comporte également une pluralité de pattes reliées électriquement aux contacts avant 10 et configurées pour établir des chemins électriques entre les contacts avant et la face arrière de chaque cellule photovoltaïque. Les cellules photovoltaïques sont en outre interconnectées par une pluralité de conducteurs d'interconnexion reliant une patte sur la face arrière d'une première cellule photovoltaïque à un point de contact arrière sur la face arrière d'une deuxième cellule photovoltaïque. L'invention concerne également un procédé automatisé d'interconnexion de cellules photovoltaïques dans la batterie de cellules solaires. La demande de brevet US 20130203204 décrit un module de cellules solaires encapsulées flexibles. Enfin la demande de brevet internationale W02013143589 concerne un dispositif d'éclairage comprenant un panneau rigide avant au moins partiellement transparent à la lumière et un panneau arrière, lesquels panneaux avant et arrière prennent en sandwich une couche d'un matériau d'encapsulation au moins partiellement transparent à la lumière reliant les panneaux avant et arrière, au moins une cellule solaire et au moins un élément lumineux étant encapsulés dans le matériau d'encapsulation, la ou les cellules solaires et le ou les éléments lumineux étant électriquement interconnectés. Inconvénients de l'art antérieur Les solutions proposées dans l'art antérieur présentent plusieurs inconvénients. Certaines solutions concernent des modules comprenant une ou plusieurs faces rigides, associées à une structure encapsulée. Ces solutions posent des problèmes d'interface, notamment optique. Les différences d'indice entre le matériau d'encapsulation et le matériau constitutif de la face avant créent des diffractions préjudiciables au rendement optique. Certaines solutions nécessitent le raccordement à des éléments extérieurs au module. Elles posent alors un problème de fiabilité, notamment lorsque les modules sont soumis à des contraintes climatiques difficiles. Enfin, certaines solutions sont difficilement compatibles avec l'utilisation de cellules de grande dimension (notamment le standard 156x156 mm), qui sont fragiles et ne supportent pas des déformations résultant d'une torsion ou d'une flexion du module, qui peuvent résulter des manipulations du module lors du transport ou de l'assemblage. Solution apportée par l'invention Pour remédier à ces inconvénients, la présente invention concerne selon son acception la plus générale un module électrique autonome constitué par des composants encapsulés dans un matériau transparent lesdits composants comprennent au moins une cellule photovoltaïque et au moins un élément de batterie encapsulé caractérisé en ce que lesdits composants encapsulés comprennent en outre un circuit électronique de pilotage énergétique et en ce que le module comprend un seul matériau transparent, la surface d'éclairage étant constitué par la surface du matériau d'encapsulation.
De préférence, lesdits composants encapsulés comprennent en outre au moins une charge, ledit module étant dépourvu de contacts électriques accessibles de l'extérieur du matériau encapsulé. Selon une variante, lesdits composants encapsulés comprennent en outre au moins une diode électroluminescente. Selon une autre variante, l'une au moins des surfaces présente des raidisseurs protubérants réalisés par moulage.
Avantageusement, lesdits composants encapsulés comprennent au moins un élément de rigidification. Selon un mode de réalisation particulier, ledit matériau transparent d'encapsulation comprend une charge diffusante.
De préférence, ledit circuit de pilotage comprend des moyens de communication sans fil avec un équipement extérieur. Selon une variante avantageuse, lesdites cellules photovoltaïques sont 30 disposées dans un premier plan et occupent au moins 90% de la surface du module, et en ce que les éléments de batteries et les circuits de pilotage sont disposés en arrière dudit premier plan.
Selon une autre variante, lesdites cellules photovoltaïques sont découpées en éléments photovoltaïques adjacents. Selon un mode de réalisation particulier, la surface d'éclairage du matériau d'encapsulation présente une configuration tridimensionnelle pour former l'optique associée auxdites LED. Description détaillée d'un mode de réalisation non limitatif L'invention sera mieux comprise à la lecture de la description qui suit, concernant un exemple non limitatif de réalisation se référant aux dessins annexés où : - la figure 1 représente une vue en coupe d'un premier exemple de réalisation - la figure 2 représente une vue en coupe d'un deuxième exemple de réalisation. La figure 1 représente une vue schématique en coupe d'un module électrique autonome selon l'invention. Il est constitué par un ensemble de composants comprenant : - des cellules photovoltaïques (1) - des éléments de batterie Ni-MH (2 à 5) - un module de diodes électroluminescentes (6) - Une carte électronique de pilotage du stockage, de la production et de la consommation électrique (7) - Une carte électronique de conversion de puissance entre la batterie et le module LED (8), qui peut bien sur être confondue avec la carte de pilotage (7) et le module de LED (6). L'ensemble des composants est enrobé avec une résine polymère (9) de type PMMA (poly methyl metacrylate) ou PDMS (Poly Méthyle Phenyle Siloxane).
Cette résine peut comporter une charge diffusante dans la zone disposée au- dessus de la surface photovoltaïque, afin de créer une diffusion sans altérer la transparence, en vue de réduire la directivité du module.
Dans l'exemple représenté par la figure 2, on a en outre incorporé dans la résine un cadre de rigidification (10) en aluminium, améliorant la résistance mécanique du module. Une autre variante consiste à incorporer dans le module un composant radiofréquence, pour ajouter des fonctionnalités de télétransmission au module, par exemple un répétiteur WIFI ou WIMAX ou encore une station de base GSM. Une autre variante consiste à fragmenter la cellule photovoltaïque et assembler une pluralité d'éléments de petite dimension pour former une matrice de NxM éléments séparés par une bande de résine. Cette variante permet d'améliorer la résistance mécanique notamment lorsque le module est soumis à une flexion ou une torsion, pendant le transport ou le montage. Selon une solution préférée, le module ne comporte aucun raccordement électrique vers l'extérieur, de façon à assurer une parfaite étanchéité.

Claims (10)

  1. REVENDICATIONS1 - Module électrique autonome constitué par des composants encapsulés dans un matériau transparent lesdits composants comprennent au moins une cellule photovoltaïque et au moins un élément de batterie encapsulé caractérisé en ce que lesdits composants encapsulés comprennent en outre un circuit électronique de pilotage énergétique (7) et en ce que le module comprend au moins un matériau transparent (9).
  2. 2 - Module électrique selon la revendication principale caractérisé en ce que lesdits composants encapsulés comprennent en outre au moins une charge, ledit module étant dépourvu de contacts électriques accessibles de l'extérieur du matériau encapsulé.
  3. 3 - Module électrique selon la revendication 1 ou 2 caractérisé en ce que lesdits composants encapsulés comprennent en outre au moins une diode électroluminescente (6).
  4. 4 - Module électrique selon la revendication principale caractérisé en ce que l'une au moins des surfaces présente des raidisseurs protubérants.
  5. 5 - Module électrique selon la revendication principale caractérisé en ce que lesdits composants encapsulés comprennent au moins un élément de rigidification (10).
  6. 6 - Module électrique selon la revendication principale caractérisé en ce que ledit matériau transparent d' encapsulation (9) comprend une charge diffusante.
  7. 7 - Module électrique selon la revendication principale caractérisé en ce que ledit circuit de pilotage (7) comprend des moyens de communication sans fil avec un équipement extérieur.
  8. 8 - Module électrique selon la revendication principale caractérisé en ce que lesdites cellules photovoltaïques (1) sont disposées dans un premier plan et occupent au moins 90% de la surface du module, et en ce que les éléments de batteries (2-5) et les circuits de pilotage (7) sont disposés en arrière dudit premier plan.
  9. 9 - Module électrique selon la revendication principale caractérisé en ce que lesdites cellules photovoltaïques (1) sont découpées en éléments photovoltaïques adjacents.
  10. 10 - Module électrique selon la revendication 3 caractérisé en ce que la surface d'éclairage du matériau d' encapsulation (9) présente une configuration tridimensionnelle pour former l'optique associée auxdites LED.
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