FR3046296A1 - Dispositif photovoltaique avec boitier de jonction electrique, procede de fabrication et utilisation dudit dispositif - Google Patents

Abstract

Le dispositif photovoltaïque comporte un module photovoltaïque (1) qui comprend, à l'avant, une pluralité de cellules photovoltaïques (2) disposées sur une couche support (3), et un boîtier de jonction électrique (4) logeant une carte électronique (5) intégrant au moins un composant de sécurité et des éléments de connexion électrique extérieure. Le boîtier de jonction (4), ouvert au regard des éléments de connexion électrique, est solidaire du module photovoltaïque (1) le long d'un bord de jonction mécanique (30) de la couche support (3) et disposé au moins partiellement en périphérie extérieure de la couche support (3), les éléments de connexion électrique étant accessibles à un opérateur situé à l'avant du module photovoltaïque.

Description

Titre : Dispositif photovoltaïque avec boîtier de jonction électrique, procédé de fabrication et utilisation dudit dispositif

Domaine technique de l'invention L’invention concerne un dispositif photovoltaïque comportant un module photovoltaïque qui comprend une pluralité de cellules photovoltaïques disposées côte à côte sur une couche support et interconnectées entre elles, et un boîtier de jonction électrique. État de la technique

Un module photovoltaïque comprend une pluralité de cellules photovoltaïques, disposées côte à côte et interposées entre une couche support arrière et une couche avant de protection transparente à travers laquelle les cellules peuvent recevoir de la lumière. Les cellules sont interconnectées entre elles. Un groupe de cellules montées en série forme une chaîne également connue sous le nom anglo-saxon de « string >>. Plusieurs strings peuvent être montés en parallèle au sein d’un module photovoltaïque. Le module photovoltaïque est également équipé d’un boîtier de jonction, ou de connexion, électrique extérieure permettant de connecter le module photovoltaïque à d’autres modules photovoltaïques ou à tout autre dispositif extérieur. Ce boîtier de jonction électrique est situé à l’arrière du module. Il est relié, en entrée, à des connecteurs constitués par des extrémités de pistes électriques connectées aux cellules photovoltaïques et, en sortie, à deux câbles ou fils électriques permettant une connexion extérieure, par exemple pour la mise en série de plusieurs modules photovoltaïques. Le boîtier de jonction héberge en outre une carte électronique intégrant des composants de sécurité, tels que des diodes by-pass, permettant de court-circuiter tout ou partie des cellules photovoltaïques, notamment en cas d’ombrage d’une ou plusieurs de ces cellules.

Une utilisation connue des modules photovoltaïques consiste à les intégrer dans des chaussées équipant des routes, autoroutes, trottoirs, pistes cyclables, places ou parkings. Cela permet d’exploiter une grande superficie au sol disponible pour la production d’énergie électrique. L’énergie ainsi produite peut alimenter des bâtiments situés à proximité, des dispositifs de signalisation routière et/ou le réseau électrique.

Pour ce type d’application, il est connu d’utiliser des modules photovoltaïques légers, flexibles, de faible épaisseur (inférieure à 1 cm) et robustes vis-à-vis des chocs et des charges élevées. Les modules sont appliqués sur le sol et collés à la chaussée. Une saignée ou tranchée doit être réalisée dans la chaussée pour y loger le boîtier de jonction et faire passer les câbles sous les modules afin de les interconnecter. La connectique se trouvant à l’arrière des modules photovoltaïques, il s’avère en pratique très difficile pour l’installateur de connecter les modules photovoltaïques entre eux.

La présente invention vient améliorer la situation et propose un dispositif photovoltaïque convenant pour être appliqué sur un support rigide, tel qu’une chaussée, une façade de bâtiment ou une toiture, permettant de faciliter l’installation du dispositif sur le support rigide.

Objet de l'invention A cet effet, l’invention concerne un dispositif photovoltaïque comportant • un module photovoltaïque qui comprend, à l’avant, une pluralité de cellules photovoltaïques disposées sur une couche support, et • un boîtier de jonction électrique logeant une carte électronique intégrant au moins un composant de sécurité et des éléments de connexion électrique extérieure, caractérisé en ce que le boîtier de jonction, ouvert au regard des éléments de connexion électrique, est solidaire du module photovoltaïque le long d’un bord de jonction mécanique de la couche support et disposé au moins partiellement en périphérie extérieure de la couche support, les éléments de connexion électrique étant accessibles à un opérateur situé à l’avant du module photovoltaïque.

Par l’expression « élément de connexion électrique extérieure >>, on entend désigner un élément de connexion électrique, également appelé connecteur, à un autre module photovoltaïque ou à tout autre dispositif extérieur (par exemple à un tableau électrique, ou coffret, pour un raccordement au réseau électrique ou pour un fonctionnement autonome).

Selon l’invention, le boîtier de jonction électrique est disposé le long du bord de jonction mécanique de la couche support du module photovoltaïque, en périphérie extérieure de cette couche support, et ouvert à l’avant au regard des éléments de connexion de sorte que ceux-ci sont accessibles depuis l’avant du module photovoltaïque. Un opérateur peut ainsi facilement interconnecter plusieurs dispositifs photovoltaïques entre eux lors de leur installation sur un support rigide tel qu’une chaussée, une façade de bâtiment ou une toiture. En outre, en cas de dysfonctionnement d’un dispositif photo voltaïque installé, il est aisé de le remplacer intégralement.

Avantageusement, la carte électronique est logée dans un compartiment de réception du boîtier et noyée dans un matériau d’étanchéité, tel qu’une résine.

Avantageusement encore, la couche support est dotée d’une languette, constituée par une excroissance le long du bord de jonction, jouant le rôle de capot de fermeture du compartiment de réception de la carte électronique. La languette assure également un renforcement mécanique de la jonction mécanique entre le boîtier et le module photovoltaïque.

Dans une forme de réalisation particulière, des rubans électriques reliés aux cellules traversent la couche support à travers des ouvertures ménagées dans la languette, et sont reliés électriquement, notamment par soudure, à la carte électronique. Grâce à cela, les connecteurs électriques reliés aux cellules pénètrent directement dans le compartiment de réception de la carte électronique, sans subir de contraintes mécaniques.

Avantageusement encore, les rubans électriques reliés aux cellules sont reliés électriquement à l’arrière de la carte électronique au droit d’au moins une lumière ménagée dans le fond du compartiment de réception de la carte électronique. Il est ainsi plus facile de souder les connecteurs reliés aux cellules à la carte électronique lors de la fabrication du dispositif photovoltaïque.

Dans une forme de réalisation particulière, le boîtier présente une lèvre de jonction mécanique supérieure solidarisée à un rebord arrière de la couche support, s’étendant le long du bord de jonction, avec interposition d’un joint d’étanchéité.

Avantageusement, le dispositif photovoltaïque comprend deux compartiments latéraux, respectivement disposés de part et d’autre du compartiment de réception de la carte électronique, logeant deux premiers connecteurs électriques respectifs reliés entre eux par l’intermédiaire du au moins un composant de sécurité de la carte électronique.

Avantageusement encore, les deux compartiments latéraux comprennent deux deuxièmes connecteurs électriques respectifs, directement connectés entre eux par une piste électrique imprimée sur la carte électronique. Grâce à cela, le boîtier loge également le retour de câblage lors de la connexion en série de plusieurs modules photovoltaïques.

Le boîtier peut avoir une longueur égale ou sensiblement égale à la longueur du bord de jonction mécanique de la couche support. De préférence, le boîtier a une épaisseur inférieure à 5 centimètres, notamment inférieure ou égale à 3 centimètres.

La paroi du boîtier peut comprendre des zones d’encoche préformées à casser, ménagées dans des parois, destinées au passage de câbles de connexion électrique.

Avantageusement, le dispositif photovoltaïque est équipé de deux capots de fermeture des deux compartiments de logement des élément de connexion et d’éléments de fixation agencés pour fixer les capots aux compartiments de façon inamovible. L’invention concerne également une chaussée équipée d’au moins un dispositif photovoltaïque.

Avantageusement, le dispositif photovoltaïque est recouvert d’un revêtement non opaque. L’invention concerne aussi une toiture ou façade de bâtiment équipée d’au moins un dispositif photovoltaïque. L’invention concerne encore un procédé de fabrication d’un dispositif photovoltaïque tel que précédemment défini, comportant les étapes suivantes : • se munir d’un module photovoltaïque qui comporte, à l’avant, une pluralité de cellules photovoltaïques disposées sur une couche support et interconnectées entre elles ; • se munir d’un boîtier de jonction électrique logeant une carte électronique intégrant au moins un composant de sécurité et des éléments de connexion électrique extérieure, ledit boîtier étant ouvert au regard des éléments de connexion ; • solidariser ledit boîtier au module photovoltaïque le long d’un bord de jonction mécanique de la couche support, le boîtier étant disposé au moins partiellement en périphérie extérieure de la couche support, les éléments de connexion électrique étant accessibles à un opérateur situé à l’avant du module photovoltaïque.

Le procédé comprend avantageusement tout ou partie des caractéristiques additionnelles suivantes : - le boîtier présentant une lèvre de jonction mécanique supérieure, on solidarise ladite lèvre de jonction à un rebord arrière de la couche support, s’étendant le long du bord de jonction, avec interposition d’un joint d’étanchéité ; - la couche support étant dotée d’une languette constituée par une excroissance le long du bord de jonction, on ferme un compartiment de réception de la carte électronique avec ladite languette jouant le rôle de capot de fermeture, lors de la solidarisation du boîtier et du module photovoltaïque ; - on injecte dans le compartiment de réception de la carte électronique un matériau d’étanchéité, notamment une résine, de sorte à noyer la carte électronique et assurer son étanchéité ; - on fait passer des connecteurs reliés aux cellules à travers des ouvertures ménagées dans la languette pour les faire pénétrer dans le compartiment de réception de la carte électronique, puis on soude lesdits connecteurs à la carte électronique ; - les connecteurs reliés aux cellules sont soudés à l’arrière de la carte électronique à travers au moins une lumière ménagée dans le fond du compartiment de réception de la carte électronique. L’invention concerne enfin une utilisation du dispositif photovoltaïque tel que précédemment défini pour équiper un support rigide, notamment une chaussée, une façade de bâtiment ou une toiture, caractérisé en ce qu’on réalise dans le support rigide une saignée de réception du boîtier de jonction puis on applique le module photovoltaïque sur le support rigide en plaçant le boîtier de jonction dans la saignée.

Avantageusement, on recouvre le dispositif photovoltaïque avec un revêtement non opaque.

Description sommaire des dessins L’invention sera mieux comprise à l’aide de la description suivante d’une forme de réalisation particulière du dispositif photovoltaïque et d’un mode de réalisation particulier du procédé de fabrication de ce dispositif photovoltaïque, selon l’invention, en référence aux dessins annexés sur lesquels : - La figure 1 représente de façon schématique un dispositif photovoltaïque comportant un module photovoltaïque équipé d’un boîtier de jonction électrique partiellement ouvert, selon un exemple de réalisation particulier de l’invention ; - La figure 2 représente le dispositif photovoltaïque de la figure 1 avec le boîtier de jonction fermé ; - La figure 3 représente de façon schématique une vue avant du boîtier de jonction ouvert du dispositif de la figure 1 ; - La figure 4 représente de façon schématique une vue arrière du boîtier de jonction de la figure 3 ; - La figure 5 représente schématiquement une carte électronique intégrée dans le boîtier de jonction de la figure 1, selon un exemple particulier de réalisation ; - La figure 6 représente un organigramme du procédé de fabrication du dispositif photovoltaïque de la figure 1, selon un mode de réalisation particulier de l’invention.

Description détaillée de modes de réalisation particuliers de l'invention

Sur la figure 1, on a représenté de façon schématique un dispositif photovoltaïque 100, selon une forme de réalisation particulière de l’invention, dans son état « prêt à l’emploi >>, en sortie de fabrication. Le dispositif 100 comprend un module photovoltaïque 1 et un boîtier 4 de jonction, ou de connexion, électrique extérieure. D’emblée, on notera que, par définition, le terme « avant >> désigne une direction ou un côté qui fait référence à la face du module photovoltaïque destinée à être exposée à la lumière pour la production d’énergie électrique. Par opposition, le terme « arrière >> désigne une direction ou un côté opposé.

Le module photovoltaïque 1 est adapté pour pouvoir être appliqué, par exemple par collage, sur un support rigide, tel qu’une chaussée, un revêtement de toiture ou une façade de bâtiment. Il est à la fois flexible et robuste. Il est par exemple conforme à celui décrit dans la demande de brevet FR1457275. Dans ce cas, il comprend une première couche avant transparente, destinée à recevoir un flux lumineux, deux couches intermédiaires de matériau d’encapsulation, respectivement supérieure et inférieure, un ensemble de cellules photovoltaïques 2 interposées entre les deux couches d’encapsulation, et une couche support arrière 3 destinée à être collée sur un support rigide, par exemple une chaussée. Les cellules photovoltaïques 2 sont disposées côte à côte sur une face avant de la couche support 3 et interconnectées électriquement entre elles. Pour plus de détails sur la structure du module photovoltaïque 1, le lecteur est invité à se reporter à la demande de brevet FR1457275.

Le module photovoltaïque 1 comprend n cellules. Les cellules sont disposées en matrice de x colonnes et y rangées. Par exemple, le module 1 comprend 36 cellules disposées en matrice de 4 colonnes de 9 cellules chacune. Sur la figure 1, on a seulement représenté une partie de tête du module photovoltaïque 1, comportant une première rangée de quatre cellules 2. L’ensemble des cellules photovoltaïques 2 du module 1 peut être agencé selon plusieurs branches ou « strings >> de cellules photovoltaïques connectées en série, les différents strings étant interconnectés en parallèle.

Un nombre N de pistes électriques de connexion, reliées électriquement aux cellules 2, sortent du module photovoltaïque 1. Les portions d’extrémité de ces pistes forment N rubans électriques 11 a-11 c de connexion en sortie du module photovoltaïque 1 (N étant égal à trois sur la figure 1).

La couche support 3 est réalisée en un matériau polymère tel qu’une résine thermodurcissable par exemple à base d’époxy, ou en matériau composite, par exemple à base d’un matériau polymère et de fibres de verre. Elle est à la fois dure et souple de sorte à pouvoir être fixée, par exemple par collage, sur un support rigide tel qu’une chaussée. Elle a une forme globale rectangulaire, ici de dimensions 200 cm x 70 cm. L’épaisseur de la couche support 3 est par exemple de 0,5 cm. L’un des bords de la couche support 3, que l’on appellera par la suite le bord de jonction mécanique 30, possède une excroissance 31 dont le rôle sera explicité plus loin.

Le boîtier de jonction électrique 4 présente ici une forme parallélépipédique. En référence à la figure 3, il comprend un fond 40, deux parois latérales longitudinales 41, 42 et deux parois d’extrémité 43, 44, ménageant un espace intérieur. Le boîtier 4 est ouvert sur le dessus (en regard du fond 40). Il est par exemple réalisé en plastique rigide. A titre d’exemple illustratif, le boîtier 4 a les dimensions suivantes : - Longueur 70 cm ; - Largeur 8 cm ; - Hauteur (ou épaisseur) inférieure à 5 cm, avantageusement inférieure ou égale à 3 cm, par exemple égale à 2 cm.

La longueur du boîtier 4 est avantageusement égale, ou sensiblement égale, à la longueur d’un bord de jonction mécanique 30 de la couche support 3. Le boîtier 4 pourrait toutefois être moins long que le bord de jonction mécanique 30. L’espace intérieur du boîtier 4 est divisé en trois compartiments 8-10 séparés par deux parois intérieures 45, 46 : - un premier compartiment 8 central de réception d’une carte électronique 5 ; - un deuxième compartiment 9 latéral de réception de deux connecteurs 6A et 7A, disposé d’un côté du premier compartiment 8 ; - un troisième compartiment 10 latéral de réception de autres deux connecteurs 6B et 7B, disposé de l’autre côté du premier compartiment 8.

Les connecteurs 6A, 6B, 7A, 7B sont des connecteurs de liaison électrique extérieure. Ils permettent d’interconnecter plusieurs modules photovoltaïques, ici en série, et/ou de connecter le module photovoltaïque 1 à tout autre dispositif extérieur, au moyen de câbles de connexion électrique. Ils comprennent ici une douille dans laquelle on peut insérer un connecteur mâle d’un câble électrique.

Le fond 40 du boîtier 4 peut comprendre des éléments de guidage des câbles de connexion électrique, tels que des nervures et/ou des plots de guidage.

La carte électronique 5 logée dans le compartiment 8 intègre des composants de sécurité, et éventuellement des composants de conversion d’énergie et/ou des composants de monitoring ou contrôle des caractéristiques électriques des modules photovoltaïques (courant, tension par exemple). Elle assure également ici un retour de câblage, ou de connexion, lorsque le module photovoltaïque 1 est connecté en série à un ou plusieurs autres modules photovoltaïques et/ou à un autre dispositif extérieur. En référence à la figure 5, la carte 5 comprend : - une première paire de bornes de connexion 50A-50B, respectivement négative (-) et positive (+), reliées entre elles par une piste électrique 53 et par un circuit de sécurité, représenté de façon schématique par une boîte 52 sur la figure 5, comportant au moins un composant de sécurité (par exemple une ou plusieurs diodes by-pass) ; - un deuxième paire de bornes de connexion 51A-51B, respectivement positive (+) et négative (-), directement reliées entre elles par une piste électrique conductrice 54 imprimée sur la carte 5.

La piste conductrice 54 est destinée à assurer une connexion retour lorsque plusieurs modules photovoltaïques (ou autre dispositif extérieur) sont connectés en série. Cela permet d’éviter une inductance de maille, problématique en cas de foudre.

Les trois rubans électriques 11a, 11b et 11c en sortie du module photovoltaïque 1 sont reliés électriquement, ici par soudage, au circuit de sécurité 52, comme représenté sur la figure 5. De façon connue, la connexion des rubans électriques 11 a-11 c permet par exemple de monter en série une diode by-pass sur chaque string de cellules 2. En fonctionnement normal, la diode est à l’état bloqué. Si une ou plusieurs cellules photovoltaïques d’un string sont ombrés, la diode devient passante de sorte à court-circuiter toutes les cellules du string. Dans l’exemple de réalisation décrit ici, les rubans électriques 11 a-11c sont soudés en face arrière de la carte électronique 5, à travers trois lumières 47 qui sont ménagées dans le fond du boîtier 4, comme représenté sur la figure 4.

La carte électronique 5 pourrait intégrer d’autres composants de sécurité, par exemple un interrupteur permettant de court-circuiter à distance l’intégralité du module photovoltaïque 1.

La carte électronique 5 est noyée dans un matériau, en l’espèce une résine, assurant l’étanchéité et la protection mécanique de la carte 5.

Les quatre connecteurs 6A, 6B, 7A, 7B sont étanches. Ils sont respectivement connectés aux bornes 50A, 51 A, 50B et 51B de la carte électronique 5, à travers des ouvertures ménagées au travers des parois 45, 46 du compartiment 8. Ainsi, les connecteurs 6A et 6B sont reliés entre eux par l’intermédiaire du circuit de sécurité 52 et de la piste 53 de la carte électronique 5. Les connecteurs 7 A et 7B sont directement reliés l’un à l’autre par la piste électrique 54. Chaque connecteur 6A, 6B, 7A, 7B comprend ici une douille dans laquelle un connecteur mâle d’un câble de connexion électrique peut être inséré. Les connecteurs 6A et 6B permettent la liaison en série du module photovoltaïque 1 à un ou plusieurs autres modules photovoltaïques et/ou dispositif(s) extérieur(s) par l’intermédiaire de câbles électriques (non représentés). Les connecteurs 7A et 7B sont destinés à être reliés à des câbles électriques assurant un retour de câblage lorsque plusieurs modules photovoltaïques et/ou dispositif(s) extérieur(s) sont montés en série.

Lorsque plusieurs modules photovoltaïques sont connectés en série, les connecteurs 6A et 7A, respectivement 6B et 7B, des deux modules situés aux deux extrémités de la chaîne de modules en série sont connectés l’un à l’autre par un câble de connexion, comme représenté sur la figure 3, afin d’assurer le retour de câblage.

Les compartiments 9, 10 logeant les connecteurs 6A, 6B, 7A, 7B sont ouverts sur le dessus. Ainsi, le boîtier 4 est ouvert au regard des connecteurs 6A, 6B, 7A, 7B.

Le boîtier de connexion 4 est solidaire du module photovoltaïque 1 le long du bord de jonction 30 de la couche support 3 et disposé en périphérie extérieure de la couche support 3, de sorte à ce que les connecteurs 6A, 6B, 7A, 7B soient accessibles à un opérateur situé à l’avant du module photovoltaïque 1. La jonction mécanique entre le boîtier 4 et le module photovoltaïque 1 est ici assurée par fixation d’une lèvre longitudinale de jonction mécanique 48 et d’un rebord arrière de la couche support 3, s’étendant le long du bord de jonction 30. La lèvre 48 est formée par un bord d’appui surmontant la paroi longitudinale 42 du boîtier 4. La fixation entre la lèvre 48 et le rebord arrière de la couche support 3 est par exemple réalisée par collage. Un joint d’étanchéité, par exemple en silicone, est interposé entre la lèvre 48 et le rebord arrière de la couche support 3 afin d’assurer l’étanchéité de la jonction mécanique entre le boîtier 4 et le module photovoltaïque 1. Le bord interne de la lèvre 48 (situé vers l’intérieur du boîtier 4) peut être dotée de butées de positionnement 49 le long des compartiments 9 et 10. Le bord de jonction 30 de la couche support 3 est destiné à venir en appui contre ces butées 49. Cela permet de faciliter le positionnement relatif de la couche support 3 et du boîtier 4 lors de leur solidarisation. L’excroissance 31 de la couche support 3 le long du bord de jonction 30 constitue une languette jouant le rôle de capot de fermeture du compartiment 8 logeant la carte électronique 5. La languette 31 a ici une forme et des dimensions adaptées pour obturer l’ouverture supérieure du compartiment 8 et prendre appui, en périphérie, contre les bords supérieurs des parois latérales du compartiment 8. La languette 31 est solidarisée à ces bords supérieurs, ici par collage et avec interposition d’un joint d’étanchéité. Grâce à cela, la languette 31 contribue à renforcer mécaniquement la jonction mécanique entre la couche support 3 et le boîtier 4.

Les rubans électriques 11 a-11 c sortant du module photovoltaïque 1 traversent la couche support 3 à travers des ouvertures 32 ménagées dans la languette 31. Ces ouvertures 32 sont réalisées au droit de fentes 80 de passage des rubans 11a-11c situées dans le compartiment 8, qui traversent celui-ci et débouchent à l’arrière de la carte électronique 5, par les lumières 47. Grâce à cela, les rubans de connexion 11 a-11 c pénètrent directement dans le compartiment 8, sans subir de contrainte mécanique. Les fentes 80 sont toutefois facultatives.

Des zones d’encoche préformées à casser sont réalisées dans des parois du boîtier 4 par une diminution locale de l’épaisseur de la paroi. Elles sont destinées à être cassées par un opérateur ou installateur, lors de l’installation du dispositif photovoltaïque 100 sur site, de façon à créer des encoches destinées au passage de câbles de connexion électrique. Dans l’exemple de réalisation décrit ici, deux premières zones d’encoche sont réalisées dans chaque paroi d’extrémité 43, 44 du boîtier 4, de sorte à faire sortir les câbles de connexion du boîtier 4 parallèlement, ou sensiblement parallèlement, au bord de jonction 30, autrement dit dans le sens de la longueur du boîtier 4. Une deuxième zone d’encoche peut être réalisée dans la paroi longitudinale 41 du boîtier 4 opposée à la lèvre de jonction 48, à proximité de chaque extrémité de boîtier, de sorte à faire sortir un ou plusieurs câbles de connexion du boîtier perpendiculairement, ou sensiblement perpendiculairement au bord de jonction 30 (autrement dit perpendiculairement, ou sensiblement perpendiculairement, au sens de la longueur du boîtier 4). Ces deuxièmes encoches sont utiles pour les modules photovoltaïques situés en début ou en fin de chaîne.

On va maintenant décrire, en référence à la figure 6, le procédé de fabrication du dispositif photovoltaïque 100 qui vient d’être décrit, selon un mode de réalisation particulier de l’invention. Ce procédé de fabrication est avantageusement réalisé avant installation sur site du dispositif photo voltaïque 100, par exemple en usine.

Le procédé comprend les étapes suivantes : E1) se munir du module photovoltaïque 1 qui comporte, à l’avant, la pluralité de cellules photovoltaïques 2 disposées sur la couche support 3 et interconnectées entre elles ; E2) se munir du boîtier de jonction 4 logeant la carte électronique 5 et les connecteurs 6A, 6B, 7A, 7B, le boîtier étant initialement ouvert au regard de ces connecteurs et de la carte électronique 5 ; E3) solidariser le boîtier 4 au module photovoltaïque 1 le long d’un bord 30 de jonction mécanique de la couche support 3, le boîtier 4 étant disposé au moins partiellement en périphérie extérieure de la couche support 3 de sorte à ce que les connecteurs 6A, 6B, 7A, 7B soient accessibles à un opérateur situé à l’avant du module photovoltaïque 1.

Lors de l’étape de solidarisation E3, un opérateur solidarise par collage la lèvre de jonction 48 du boîtier 4 au rebord arrière de la couche support 3, s’étendant le long du bord de jonction 30, en réalisant un joint d’étanchéité entre la lèvre 48 et la couche support 3. En même temps, l’opérateur ferme le compartiment 8 de réception de la carte électronique 5 avec la languette 31. Celle-ci est fixée également par collage aux bords supérieurs du compartiment 8 avec interposition d’un joint d’étanchéité.

Après solidarisation du boîtier 4 et du module photovoltaïque 1, lors d’une étape E4, l’opérateur fait passer les rubans 11 a-11 c reliés aux cellules 2 à travers les ouvertures 32 ménagées dans la languette 31 pour les faire pénétrer dans les fentes 80 du compartiment 8 puis les fait sortir du compartiment 8, à l’arrière du boîtier 4, par les lumières 47 ménagées dans le fond 40 du boîtier 4. Ensuite, il soude les rubans 11 a-11 c à la piste 53 de la carte électronique 5, à travers les lumières 47. On notera que, dans ce cas, c’est la face arrière de la carte électronique 5 qui porte les pistes imprimées 53, 54 et le circuit de sécurité 52. On pourrait envisager que ces éléments soient portés par la face avant de la carte électronique 5 et de souder les rubans 11 a-11c directement sur la face avant de la carte 5 (sans les faire ressortir à l’arrière du boîtier 4).

Le procédé se poursuit par une étape E5 d’injection d’un matériau d’étanchéité, ici une résine thermodurcissable, dans le logement 8, à travers deux trous ménagés dans le fond du compartiment 8.

Dans la description qui précède, le module photovoltaïque 1 et le boîtier de jonction 4 sont deux éléments initialement séparés que l’on solidarise l’un à l’autre pour former un assemblage monobloc. En variante, on pourrait envisager que le module photovoltaïque 1 et le boîtier de jonction 4 soient fabriqués en une seule pièce monobloc, le boîtier étant par exemple moulé dans le matériau de la couche support.

Le dispositif photovoltaïque 100 peut être utilisé pour équiper un support rigide, par exemple une chaussée, une façade de bâtiment ou une toiture. L’invention concerne donc aussi une chaussée équipée d’au moins un dispositif photovoltaïque 100 tel que précédemment décrit. Elle concerne également une toiture ou une façade de bâtiment équipée d’au moins un dispositif photovoltaïque 100 tel que précédemment décrit.

Pour installer le dispositif photovoltaïque 100 dans une chaussée (ou autre support rigide), un installateur ou opérateur réalise une saignée ou tranchée dans la chaussée (ou le support rigide), adaptée pour recevoir le boîtier 4. Puis il colle la face arrière du module photovoltaïque 1 sur la chaussée en plaçant le boîtier 4 dans la saignée. Le collage est réalisé de façon connue, à l’aide d’une mince couche d’accroche qui peut comprendre une colle industrielle spéciale et/ou un liant bitumeux. Les dispositifs photovoltaïques 100 peuvent ainsi être installés côte à côte sur la chaussée. L’opérateur connecte ensuite les différents dispositifs 100 en série en reliant leurs connecteurs respectifs 6A, 6B, 7A, 7B par des fils ou câbles de connexion. Après connexion des dispositifs photovoltaïques 100, l’opérateur recouvre ceux-ci avec un revêtement non opaque convenant à la circulation de véhicules et/ou de piétons et protégeant mécaniquement les cellules photovoltaïques situées dessous. Par les termes « non opaque >>, on entend signifier que le revêtement est adapté pour laisser passer au moins une partie de la lumière incidente sur la surface libre du revêtement, de sorte à ce que les cellules photovoltaïques situées dessous reçoivent de la lumière. Avantageusement, le taux de transparence du revêtement est supérieur à 50%, notamment compris entre 50% et 95%. Par exemple, on peut utiliser des revêtements tels que ceux décrits dans les demandes de brevet français déposées sous les numéros FR 13 51191 et FR 14 57275. L’invention concerne aussi une utilisation du dispositif photovoltaïque 100 tel que précédemment décrit pour équiper un support rigide, notamment une chaussée, une façade de bâtiment ou une toiture, selon laquelle on réalise dans le support rigide une saignée de réception du boîtier de jonction puis on applique le module photovoltaïque sur le support rigide en plaçant le boîtier dans la saignée. On recouvre ensuite le dispositif photovoltaïque, c’est-à-dire le module photovoltaïque et son boîtier de jonction, avec un revêtement non opaque tel que précédemment décrit.

Claims (23)

1. REVENDICATIONS

   1. Dispositif photovoltaïque comportant • un module photovoltaïque (1) qui comprend, à l’avant, une pluralité de cellules photovoltaïques (2) disposées sur une couche support (3), et • un boîtier de jonction électrique (4) logeant une carte électronique (5) intégrant au moins un composant de sécurité (52) et des éléments de connexion électrique extérieure (6A, 7A, 6B, 7B), caractérisé en ce que le boîtier de jonction (4), ouvert au regard des éléments de connexion électrique (6A, 7A, 6B, 7B), est solidaire du module photovoltaïque (1) le long d’un bord de jonction mécanique (30) de la couche support (3) et disposé au moins partiellement en périphérie extérieure de la couche support (3), les éléments de connexion électrique (6A, 7A, 6B, 7B) étant accessibles à un opérateur situé à l’avant du module photovoltaïque (1)·
2. 2. Dispositif photovoltaïque selon la revendication précédente, caractérisé en ce que la carte électronique (5) est logée dans un compartiment de réception (8) du boîtier (4) et noyée dans un matériau d’étanchéité, tel qu’une résine.
3. 3. Dispositif photovoltaïque selon la revendication précédente, caractérisé en ce que la couche support (3) est dotée d’une languette (31), constituée par une excroissance le long du bord de jonction (30), jouant le rôle de capot de fermeture du compartiment (8) de réception de la carte électronique (5).
4. 4. Dispositif photovoltaïque, selon l’une des revendications 2 et 3, caractérisé en ce que des rubans électriques (11 a-11 c) reliés aux cellules (2) traversent la couche support (3) à travers des ouvertures ménagées dans la languette (31), et sont reliés électriquement, notamment par soudure, à la carte électronique (5).
5. 5. Dispositif photovoltaïque selon la revendication précédente, caractérisé en ce que les rubans électriques (11 a-11c) reliés aux cellules (2) sont reliés électriquement à l’arrière de la carte électronique (5) au droit d’au moins une lumière (47) ménagée dans le fond (40) du compartiment (8) de réception de la carte électronique (5).
6. 6. Dispositif photovoltaïque selon l’une des revendications précédentes, caractérisé en ce que le boîtier (4) présente une lèvre de jonction mécanique supérieure (48) solidarisée à un rebord arrière de la couche support (3), s’étendant le long du bord de jonction (30), avec interposition d’un joint d’étanchéité.
7. 7. Dispositif photovoltaïque selon l’une des revendications 2 à 6, caractérisé en ce qu’il comprend deux compartiments latéraux (9, 10), respectivement disposés de part et d’autre du compartiment (8) de réception de la carte électronique (5), logeant deux premiers connecteurs électriques respectifs (6A, 7A) reliés entre eux par l’intermédiaire du au moins un composant de sécurité (52, 53) de la carte électronique (5).
8. 8. Dispositif photovoltaïque selon la revendication précédente, caractérisé en ce que les deux compartiments latéraux (9, 10) comprennent deux deuxièmes connecteurs électriques respectifs (6B, 7B), directement connectés entre eux par une piste électrique (54) imprimée sur la carte électronique (5).
9. 9. Dispositif photovoltaïque selon l’une des revendications précédentes, caractérisé en ce que le boîtier (4) a une longueur égale ou sensiblement égale à la longueur du bord de jonction mécanique (30) de la couche support (3).
10. 10. Dispositif photovoltaïque selon l’une des revendications précédentes, caractérisé en ce que le boîtier (4) a une épaisseur inférieure à 5 centimètres, notamment inférieure ou égale à 3 centimètres.
11. 11. Dispositif photovoltaïque selon l’une des revendications précédentes, caractérisé en ce que le boîtier (4) comprend des zones d’encoche préformées à casser, ménagées dans des parois, destinées au passage de câbles de connexion électrique.
12. 12. Dispositif photovoltaïque selon l’une des revendications 7 à 13, caractérisé en ce qu’il est équipé de deux capots (12, 13) de fermeture des deux compartiments (9, 10) de logement des élément de connexion et d’éléments de fixation agencés pour fixer les capots aux compartiments de façon inamovible.
13. 13. Chaussée équipée d’au moins un dispositif photovoltaïque selon l’une des revendications précédentes.
14. 14. Chaussée selon la revendication précédente, caractérisé en ce que le dispositif photovoltaïque est recouvert d’un revêtement non opaque.
15. 15. Toiture ou façade de bâtiment équipée d’au moins un dispositif photovoltaïque selon l’une des revendications 1 à 12.
16. 16. Procédé de fabrication d’un dispositif photovoltaïque selon l’une des revendications 1 à 12, comportant les étapes suivantes : • se munir (E1) d’un module photovoltaïque (1) qui comporte, à l’avant, une pluralité de cellules photovoltaïques disposées sur une couche support et interconnectées entre elles ; • se munir (E2) d’un boîtier de jonction électrique (4) logeant une carte électronique (5) intégrant au moins un composant de sécurité et des éléments de connexion électrique extérieure (6A, 7A, 6B, 7B), ledit boîtier étant ouvert au regard des éléments de connexion ; • solidariser ledit boîtier (4) au module photovoltaïque le long d’un bord (30) de jonction mécanique de la couche support, le boîtier (4) étant disposé au moins partiellement en périphérie extérieure de la couche support (3), les éléments de connexion électrique étant accessibles à un opérateur situé à l’avant du module photovoltaïque (1).
17. 17. Procédé selon la revendication précédente, caractérisé en ce que, le boîtier (4) présentant une lèvre de jonction mécanique supérieure (48), on solidarise (E3) ladite lèvre de jonction (48) à un rebord arrière de la couche support (3), s’étendant le long du bord de jonction (30), avec interposition d’un joint d’étanchéité.
18. 18. Procédé selon la revendication 16 ou 17, caractérisé en ce que, la couche support (3) étant dotée d’une languette (31) constituée par une excroissance le long du bord de jonction (30), on ferme un compartiment (8) de réception de la carte électronique (5) avec ladite languette (31) jouant le rôle de capot de fermeture, lors de la solidarisation du boîtier (4) et du module photovoltaïque (1).
19. 19. Procédé selon la revendication précédente, caractérisé en ce qu’on injecte (E5) dans le compartiment (8) de réception de la carte électronique (5) un matériau d’étanchéité, notamment une résine, de sorte à noyer la carte électronique (5) et assurer son étanchéité.
20. 20. Procédé selon l’une des revendications 18 et 19, caractérisé en ce qu’on fait passer des connecteurs (11 a-11 c) reliés aux cellules (2) à travers des ouvertures (32) ménagées dans la languette (31 ) pour les faire pénétrer dans le compartiment (8) de réception de la carte électronique (5), puis on soude (E4) lesdits connecteurs (11 a-11c) à la carte électronique (5).
21. 21. Procédé selon la revendication précédente, caractérisé en ce que les connecteurs (11 a-11c) reliés aux cellules (2) sont soudés à l’arrière de la carte électronique (5) à travers au moins une lumière (47) ménagée dans le fond (40) du compartiment (8) de réception de la carte électronique (5).
22. 22. Utilisation du dispositif photovoltaïque (100) selon l’une des revendications 1 à 12 pour équiper un support rigide, notamment une chaussée, une façade de bâtiment ou une toiture, caractérisé en ce qu’on réalise dans le support rigide une saignée de réception du boîtier de jonction (4) puis on applique le module photovoltaïque (1) sur le support rigide en plaçant le boîtier de jonction (4) dans la saignée.
23. 23. Utilisation selon la revendication précédente, caractérisé en ce qu’on recouvre le dispositif photovoltaïque avec un revêtement non opaque.