FR3065837A1 - Module solaire avec polymere incline - Google Patents
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Abstract
Cette description décrit des modules solaires avec polymère angulaires, des procédés pour la production de modules solaires avec polymère angulaires, et des procédés pour la pose de modules solaires avec polymère angulaires. Dans certains exemples, un procédé comprend la production d'une feuille de polymère plate comprenant une ou plusieurs cellules photovoltaïques. Le procédé consiste à appliquer une force à la feuille de polymère plate pour incurver la feuille de polymère plate en au moins une zone, en formant une feuille de polymère angulaire à partir de la feuille de polymère plate. Le procédé comprend le montage de la feuille de polymère angulaire sur un plateau de toit (102) de telle sorte que les cellules photovoltaïques (108) soient angulaires par rapport au plateau de toit (102) selon la au moins une zone incurvée.
Description
Titulaire(s) : SUNPOWER CORPORATION.
Demande(s) d’extension
Mandataire(s) : WOLFGANG NEUBECK - GRUNECKER.
MODULE SOLAIRE AVEC POLYMERE INCLINE.
FR 3 065 837 - A1 _ Cette description décrit des modules solaires avec polymère angulaires, des procédés pour la production de modules solaires avec polymère angulaires, et des procédés pour la pose de modules solaires avec polymère angulaires. Dans certains exemples, un procédé comprend la production d'une feuille de polymère plate comprenant une ou plusieurs cellules photovoltaïques. Le procédé consiste à appliquer une force à la feuille de polymère plate pour incurver la feuille de polymère plate en au moins une zone, en formant une feuille de polymère angulaire à partir de la feuille de polymère plate. Le procédé comprend le montage de la feuille de polymère angulaire sur un plateau de toit (102) de telle sorte que les cellules photovoltaïques (108) soient angulaires par rapport au plateau de toit (102) selon la au moins une zone incurvée.
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MODULE SOLAIRE AVEC POLYMERE INCLINE
Le sujet décrit dans cette spécification concerne de manière générale des systèmes solaires photovoltaïques, et en particulier des modules solaires avec polymère angulaires.
Des cellules photovoltaïques (PV), communément connues en tant que cellules solaires, sont des dispositifs de conversion du rayonnement solaire en énergie électrique. Les cellules PV peuvent être assemblées en modules solaires, qui peuvent être utilisés pour convertir la lumière du soleil en électricité. Un système d'énergie solaire comprend généralement plusieurs modules solaires, un rayonnage ou montage mécanique, un ou plusieurs onduleurs et un câblage d'interconnexion.
L’objet de la présente invention est atteint par un procédé comprenant la production d'une feuille de polymère plate comprenant une ou plusieurs cellules photovoltaïques ; et l’application d’une force à la feuille de polymère plate pour incurver la feuille de polymère plate en au moins une zone, en formant une feuille de polymère angulaire à partir de la feuille de polymère plate.
Le procédé peut en outre être amélioré selon divers modes de réalisation avantageux.
Selon un mode de réalisation, le procédé peut comprendre le montage de la feuille de polymère angulaire sur un plateau de toit de telle sorte que les cellules photovoltaïques soient inclinées par rapport au plateau de toit en vertu de la au moins une zone incurvée.
Selon un mode de réalisation, la production de la feuille de polymère plate peut comprendre la formation d’au moins une couche dans la au moins une zone comprenant un matériau thermoplastique, et le procédé peut comprendre l’application de chaleur à la au moins une zone avant d'appliquer une force à la feuille de polymère plate, et le refroidissement de la au moins une zone avant de supprimer la force sur la feuille de polymère plate.
Selon un mode de réalisation, le procédé peut comprendre le montage d’électronique de puissance sur la feuille de polymère angulaire et la fixation de câblage sur la feuille de polymère angulaire.
Selon un mode de réalisation, le procédé peut comprendre l'empilement de la feuille de polymère angulaire avec une ou plusieurs autres feuilles de polymère angulaire pour le transport ou le stockage, ou les deux.
Selon un mode de réalisation, la production de la feuille de polymère plate peut comprendre la formation d'une structure stratifiée comprenant une feuille avant transparente, une feuille arrière et une couche de sections alternées d'un polymère rigide et d'un matériau thermoplastique.
Selon un mode de réalisation, la production de la feuille de polymère plate peut comprendre la formation d'une couche comprenant une première section d’un polymère rigide, d’une première section d'un matériau thermoplastique adjacente à la première section du polymère rigide, d’une deuxième section du polymère rigide adjacente à la première section du matériau thermoplastique, d’une deuxième section du matériau thermoplastique adjacente à la deuxième section du polymère rigide, d’une troisième section du polymère rigide adjacente à la deuxième section du matériau thermoplastique, d’une troisième section du matériau thermoplastique adjacente à la troisième section du polymère rigide, et d’une quatrième section du polymère rigide adjacente à la troisième section du matériau thermoplastique.
Selon un mode de réalisation, le procédé peut comprendre l’application de chaleur à la couche ; tandis que la couche est chaude suite l’application de chaleur à la couche, l’application d’une force à la feuille de polymère plate pour incurver la feuille de polymère plate dans les première, deuxième et troisième sections du matériau thermoplastique ; le refroidissement de la couche avant la suppression de la force ; et le montage de la feuille de polymère angulaire sur un plateau de toit en fixant des parties de la feuille sous la première section du polymère rigide et la quatrième section du polymère rigide sur le plateau de toit.
Selon un mode de réalisation, la formation de la feuille de polymère plate peut comprendre la formation de diodes intégrées au stratifié à l'intérieur de la feuille de polymère plate.
Selon un mode de réalisation, le procédé peut comprendre la formation d'une pluralité de trous traversant la feuille de polymère angulaire pour permettre au vent de passer à travers la feuille de polymère angulaire.
L’objet de la présente invention est également atteint par un module solaire comprenant une ou plusieurs couches de polymère ; et une ou plusieurs cellules photovoltaïques sur une première zone de la une ou plusieurs couches de polymère ; dans lequel la une ou plusieurs couches de polymère sont incurvées dans au moins une deuxième zone à l'extérieur de la première zone des cellules photovoltaïques.
Le module solaire peut en outre être amélioré selon divers modes de réalisation avantageux.
Selon un mode de réalisation, le module solaire peut comprendre une première zone plate, une zone verticale s'élevant à partir de la première zone plate, une zone en pente vers le bas selon une pente s’éloignant de la zone verticale et comprenant les cellules photovoltaïques, et une deuxième zone plate s'étendant en s’éloignant de la zone en pente vers le bas.
Selon un mode de réalisation, le module solaire peut comprendre une deuxième zone verticale s'élevant à partir de la deuxième zone plate, une deuxième zone en pente vers le bas selon une pente s’éloignant de la deuxième zone verticale et comprenant une pluralité de cellules photovoltaïques supplémentaires, et une troisième zone plate s'étendant en s’éloignant de la deuxième zone en pente vers le bas.
Selon un mode de réalisation, un premier angle entre la première zone plate et la zone verticale peut être inférieur à 90 degrés, et un second angle entre la zone verticale et la zone en pente vers le bas peut être inférieur à 90 degrés.
Selon un mode de réalisation, le module solaire peut comprendre une première zone plate, 15 une zone en pente vers le haut selon une pente vers le haut depuis la première zone plate et comprenant un premier sous-ensemble de une ou plusieurs cellules photovoltaïques, une zone en pente vers le bas selon une pente vers le bas depuis la zone en pente vers le haut et comprenant un deuxième sous-ensemble de une ou plusieurs cellules photovoltaïques, et une deuxième zone plate s'étendant en s’éloignant de la zone en pente vers le bas.
Selon un mode de réalisation, le module solaire peut comprendre de l’électronique de puissance montée sur la deuxième zone.
Selon un mode de réalisation, le module solaire peut comprendre une feuille avant transparente, une feuille arrière, et une couche de sections alternées d'un polymère rigide ou semi-rigide et d'un matériau thermoplastique.
Selon un mode de réalisation, le module solaire peut comprendre une ou plusieurs diodes intégrées au stratifié dans la une ou plusieurs couches de polymère.
Selon un mode de réalisation, une pluralité de trous peut être configurée à travers le module solaire pour permettre au vent de traverser le module solaire.
Selon un mode de réalisation, le module solaire peut comprendre une articulation reliant les première et deuxième sections du module solaire.
Les figures 1A-G illustrent des exemples de modules solaires avec polymère angulaires ;
Les figures 2A-D illustrent des caractéristiques optionnelles qui peuvent être réalisées en utilisant des modules solaires angulaires ;
Les figures 3A-B illustrent un exemple de module solaire avec polymère angulaire ;
Les figures 4A-C illustrent des caractéristiques optionnelles qui peuvent être réalisées en utilisant le module solaire des figures 3A-B ;
La figure 5 est un organigramme d'un exemple de procédé de fabrication d'un ou plusieurs modules solaires avec polymère angulaires ;
to La figure 6 montre le module solaire de la figure 1D avec des trous configurés sur les côtés du module solaire ; et
Les figures 7A-C illustrent des exemples de dispositifs photovoltaïques.
Cette description décrit des modules solaires avec polymère angulaires, des procédés de production de modules solaires avec polymère angulaires et des procédés d'installation de modules solaires avec polymère angulaires. Les modules solaires comprennent typiquement des cadres structurels rigides et un encapsulage en verre, par exemple avec une feuille de verre avant ou à la fois des feuilles de verre avant et arrière. Certains modules solaires sont fabriqués à partir de polymères et manquent d'un cadre structurel rigide et d'un encapsulage en verre, en utilisant à la place, par exemple, un stratifié sans verre. Dans certains exemples, les modules solaires avec polymère angulaires décrits dans cette description sont légers en ce sens que les panneaux peuvent être installés sur des toits commerciaux et d'autres toits avec des exigences de faible charge. Une orientation plate pour des modules solaires peut entraîner une mauvaise récolte d'énergie, et les modules solaires avec polymère angulaires peuvent augmenter la quantité d'énergie solaire récoltée en orientant les surfaces des modules solaires avec polymère angulaires pour recevoir plus de lumière du soleil.
En général, l'utilisation de modules solaires avec polymère dans les systèmes photovoltaïques peut entraîner une amélioration du transport et de la logistique par rapport aux modules solaires avec des cadres structurels rigides et l’encapsulage en verre en raison du poids plus faible des modules. En outre, l'utilisation de modules solaires avec polymère dans des systèmes PV peut entraîner une réduction du temps d'installation, en résultat par exemple d’un poids plus léger, d’une réduction du nombre de palettes et d'autres économies.
L'utilisation d'un module solaire avec polymère angulaire dans des systèmes PV, comme décrit dans cette spécification, peut présenter un ou plusieurs des avantages suivants par rapport aux modules solaires habituels : des augmentations substantielles de la récolte d’énergie ; une économie améliorée pour le produit (étant donné que les modules solaires peuvent représenter la dépense la plus élevée dans un système PV) ; l'utilisation possible des modules solaires pour la gestion des câbles hors de la terrasse du toit ; des températures de fonctionnement normales améliorées pour les modules solaires puisque l'air peut s'écouler au-dessus et au-dessous des modules ; et l'élimination possible des systèmes de rayonnage.
Les figures 1A-F illustrent des exemples de modules solaires avec polymère angulaires. La figure 1A est une vue isométrique d'un module solaire 100. La figure 1B est une vue de dessus du module solaire 100 dans une configuration plate, c'est-à-dire avant d'être rendue angulaire. La figure 1C est une vue en coupe transversale latérale du module solaire 100 dans la configuration plate.
En se référant à la figure 1 A, le module solaire 100 est monté sur un exemple de plateau de toit 102 d'un bâtiment, par exemple un bâtiment commercial avec une exigence de faible charge pour le plateau de toit 102, ou toute autre structure appropriée. Le plateau de toit 102, tel que représenté dans l'exemple de la figure 1 A, est plat, c'est-à-dire généralement parallèle au sol. Le module solaire 100 peut être relié au plateau de toit 102 en utilisant tout procédé approprié, par exemple en utilisant un adhésif, un ruban, une soudure, une liaison thermique, une fixation mécanique, un ballastage, ou une combinaison de ceux-ci.
Le module solaire 100 comprend une face avant 104 et une face arrière 106. La face avant 104 est généralement opposée au plateau de toit 102. La face avant 104 comprend une ou plusieurs cellules PV 108. Les cellules PV 108 peuvent avoir toute structure de semiconducteur appropriée pour générer une tension électrique à partir de la lumière du soleil, par exemple un contact avant, un contact arrière, un contact arrière interdigité, et analogue.
Les cellules PV 108 sont typiquement encapsulées dans des couches de polymère transparentes ou semi-transparentes, par exemple comme décrit plus en détail ci-dessous en référence à la figure 1C. La figure 1A illustre neuf cellules dans une grille de trois par trois ;
cependant, en général, tout nombre approprié et toute orientation des cellules peuvent être utilisés. Par exemple, les cellules PV peuvent être orientées dans une seule rangée de cellules.
Le module solaire 100 est un module solaire avec polymère en ce sens que le module solaire 100 comprend une ou plusieurs couches rigides de polymère qui, en fonctionnement, apportent de la rigidité et la forme structurelle globale du module solaire 100. Puisque le module solaire 100 est un module solaire avec polymère, le module solaire 100 n'a pas besoin de comporter un cadre métallique ou un autre cadre pour le support structurel. Bien que le module solaire 100 soit formé dans la forme angulaire représentée sur la figure 1 A, le module solaire 100 peut avoir une certaine flexibilité, par exemple, pour que le vent et la neige plient plutôt que rompent le module solaire 100, et de sorte que le module solaire 100 ne casse pas au cours des manipulations de transport et d’installation.
Le module solaire 100, tel que représenté dans l'exemple de la figure 1A, comprend sept zones distinctes 110, 112, 114, 116, 118, 120 et 122. La première zone 110 est généralement parallèle au plateau de toit 102 et fournit une surface pour le module solaire 100 devant être monté sur le plateau de toit 102. Le module solaire 100 peut être monté en utilisant tout type de fixation approprié, par exemple, par un adhésif, des attaches mécaniques telles que des boulons, ou par soudage.
La deuxième zone 112 s'incurve en s’éloignant du plateau de toit 102 et relie la première zone 110 à la troisième zone 114. La troisième zone 114 s'élève généralement vers le haut et s'éloigne du plateau de toit 102, par exemple, la troisième zone 114 peut être perpendiculaire ou sensiblement perpendiculaire au plateau de toit 102. La quatrième zone 116 s’incurve partir de la troisième zone 114 en arrière vers le plateau de toit 102, et relie la troisième zone 114 à la cinquième zone 118. La cinquième zone 118 comprend les cellules PV 108 et est en pente depuis la quatrième zone 116 vers le bas en direction du plateau de toit 102, par exemple, la cinquième zone 118 peut être en pente vers le bas selon une pente constante. La sixième zone 120 s’incurve vers le haut à partir de la cinquième zone en pente vers le bas 118 pour relier la cinquième zone à la septième zone 122. La septième zone 122 est généralement parallèle au plateau de toit 102 et fournit une autre zone pour monter le module solaire 100 sur le plateau de toit 102.
Puisque le plateau de toit 102 est plat, le module solaire 100 est angulaire de telle sorte qu'au moins une partie du module solaire 100 comprenant les cellules PV 108 peut être montée sur le plateau de toit 102 pour faire face à une direction recevant la lumière du soleil. Par exemple, si le plateau de toit 102 se trouve dans l'hémisphère nord, le module solaire 100 peut être monté sur le plateau de toit 102 de sorte que les cellules PV 108 soient généralement orientées vers le haut vers le sud. Comme représenté sur la figure 1A, la cinquième zone 118 est en pente selon un angle par rapport au plateau de toit 102 et aux première et septième zones 110 et 122.
La figure 1B est une vue de dessus du module solaire 100 dans une configuration plate, c'est-à-dire avant d'être rendue angulaire. Le module solaire 100 peut être plat comme représenté sur la figure 1B après une étape de fabrication initiale. Le module solaire 100 peut ensuite être formé selon la forme angulaire représentée sur la figure 1A par tout procédé approprié. Dans certains exemples, ies deuxième, quatrième et sixième zones 112, 116 et 120 comprennent une ou plusieurs couches thermoplastiques qui sont chauffées de sorte que ces zones peuvent être incurvées comme décrit ci-dessus en référence à la figure 1A, puis refroidies de sorte que la structure globale du module solaire 100 est généralement rigide.
La figure 1C est une vue en coupe transversale latérale du module solaire 100 dans la configuration plate. Le module solaire 100 comprend un certain nombre de couches. Les couches décrites ci-dessous sont fournies à titre d'illustration ; en général, toute structure appropriée de cellules PV et de polymères qui fournit au module solaire 100 une forme angulaire peut être utilisée.
Dans cet exemple, le module solaire 100 comprend une feuille avant transparente stable aux UV 130, une feuille arrière 132 et une couche d'agent encapsulant thermoplastique 134. La feuille arrière 132 peut être, par exemple, une feuille arrière blanche ou une feuille arrière transparente, ou un verre mince. Dans certains exemples, la feuille arrière 132 est une feuille arrière à motifs, par exemple généralement opaque avec un motif transparent dans des zones pour exposer les cellules PV 108, par exemple où les cellules PV 108 sont bifaciales.
L'agent encapsulant thermoplastique 134 peut être n'importe quel type approprié de matériau thermoplastique qui devient flexible au-dessus d'une certaine température et se solidifie par refroidissement, par exemple une oléfine thermoplastique (TPO). Au-dessous de la feuille avant transparente 130, le module solaire 100 comprend un agent encapsulant thermodurcissable 136 sur une couche semi-conductrice 138. L'agent encapsulant thermodurcissable 136 peut être utile, par exemple, pour éviter le ternissement et la fissuration des cellules. La couche de semi-conducteur 138 comprend les cellules PV 108, par exemple l'une des autres chaînes PV. Au-dessous de la couche de semi-conducteur 138 se trouve une autre couche d'agent encapsulant thermoplastique 140.
Entre les deux couches d'agent encapsulant thermoplastique 134 et 140 se trouve une couche 142 de zones alternées de matériaux thermoplastiques et de polymères rigides. La couche 142 comprend des sections de polymères rigides 144, 148, 152 et 156 dans les première, troisième, cinquième et septième zones 110, 114, 118 et 122 du module solaire 100. La couche 142 comprend des sections de matériaux thermoplastiques 146, 150, et 154 dans les deuxième, quatrième et sixième zones 112, 116 et 120 du module solaire 100.
En conséquence des zones alternées de matériaux thermoplastiques et de polymères rigides dans la couche 142, le module solaire 100 peut être formé sous la forme d'une feuille plate et ensuite être reformé thermiquement pour incurver les deuxième, quatrième et sixième zones 112, 116 et 120. Lors d’un refroidissement, le module solaire 100 forme alors la forme angulaire représentée sur la figure 1A. Dans certains exemples, des parties métalliques flexibles peuvent être incorporées dans le stratifié (par exemple, autour des bords du module solaire 100) pour commander davantage la forme angulaire du module solaire 100.
Dans certains exemples, le module solaire 100 comprend des diodes intégrées au stratifié 124 dans les connexions électriques du module solaire 100. Par exemple, le module solaire 100 peut comprendre des diodes intégrées au stratifié 124 dans la troisième zone 114 du module solaire, qui devient une face verticale lorsqu'elle est installée sur un plateau de toit plat. Les diodes intégrées au stratifié 124 peuvent être utiles, par exemple, pour minimiser une augmentation de température à proximité des cellules solaires 108.
La figure 1C illustre une couche 142 de zones alternées de matériaux thermoplastiques et de polymères rigides ; cependant, dans certains exemples, le module solaire 100 ne dispose pas de ces zones alternées. Par exemple, le module solaire 100 peut comporter des couches de matériaux thermoplastiques uniformes. Dans ce cas, le module solaire 100 peut être chauffé puis mis en forme, par exemple en pressant le module solaire 100 contre un moule, puis refroidi pour former la forme angulaire représentée sur la figure 1 A.
Les figures 1A-B illustrent le module solaire 170 avec des cellules PV généralement carrées 108. En général, les cellules PV 108 peuvent avoir toute forme appropriée. La figure 1D illustre un exemple de module solaire en variante 170 ayant un certain nombre de bandes solaires en bardeaux 172, 174 et 176 agencées sous forme de bardeaux avec les extrémités ou les bords longs de bandes solaires adjacentes se chevauchant et connectées électriquement pour former, par exemple, une chaîne connectée en série.
Des cellules solaires adjacentes sont liées de manière conductrice l'une à l'autre dans la zone dans laquelle elles se chevauchent par un matériau de liaison électro-conducteur. Dans un exemple, bien qu'une seule rangée de bandes solaires en bardeaux 172 soit représentée, de multiples bandes solaires en bardeaux 172 peuvent être utilisées (par exemple, des bandes de cellules solaires en bardeaux multiples peuvent être positionnées côte à côte en même temps, par exemple pour augmenter un débit de sortie ou pour produire des feuilles PV plus larges). Dans certains exemples, la bande de cellules solaires en bardeaux peut être connectée à une autre bande de cellules solaires en bardeaux en parallèle.
La figure 1E est une vue latérale d'un module solaire 180 en exemple ayant plusieurs ondes angulaires 182a-b dans un stratifié unique. Chacune des ondes angulaires 182a-b comprend une partie angulaire en relief de stratifié avec des cellules solaires, par exemple, comme décrit ci-dessus en référence aux figures 1A-D. Le stratifié unique peut être fabriqué sous la forme d'une feuille plate unique, et ensuite formé thermiquement. Bien que le module solaire 180 en exemple soit illustré sur la figure 1E comme ayant deux ondes angulaires 182a-b, en général, le module solaire 180 peut avoir tout nombre souhaitable d'ondes angulaires formées dans une structure stratifiée unique.
La figure 1F est une vue latérale d'une partie d'un module solaire 184 ayant deux sections stratifiées 186a-b jointes ensemble par une articulation 188. Un ou plusieurs fils électriques 190 peuvent coupler électriquement des cellules solaires de la première section de stratifié 186a à la deuxième section de stratifié. 186b. Dans certains exemples, chacune des sections de stratifié 186a-b peut être un module solaire angulaire entier, par exemple, comme décrit ci-dessus en référence aux figures 1A-E.
Dans certains autres exemples, l’articutation 1 est incluse pour mettre en uvre la structure angulaire des modules solaires des figures 1A à E, c'est-à-dire de sorte que l’articulation 188 remplace une partie incurvée de la structure stratifiée (par exemple une ou plusieurs des deuxième, quatrième et sixième zones 112, 116 et 120 illustrées sur la figure 1B). Par exemple, la première section de stratifié 186a peut être la première zone 110, la deuxième section de stratifié 186b peut être la troisième zone 114, et l’articulation 188 peut remplacer la deuxième zone 112. Dans ce cas, un étrier rigide ou semi-rigide peut être fixé ίο (par exemple, accroché sur le côté) au module solaire pour fixer la forme angulaire du module solaire.
L’articulation 188 peut comprendre une bande souple 192. La bande souple 192 comprend une première feuille 194 fixée à la première section de stratifié 186a, une partie centrale 196 qui couvre un espace entre les deux sections de stratifié 186a-b, et une deuxième feuille 198 fixée à la deuxième section de stratifié 186b. La bande flexible 192 permet aux deux sections de stratifié 186a-b de se déplacer l’une par rapport à une autre, ce qui peut être utile, par exemple, pour former un module solaire angulaire ou pour le stockage ou le transport de modules solaires.
Dans certains exemples, les modules solaires illustrés sur les figures 1A à E sont dimensionnés pour une installation sur un toit résidentiel ou commercial. Par exemple, pour certaines applications de toit résidentiel, les modules solaires ont environ 96 cellules solaires et sont configurés, en vertu de la sélection des matériaux et de dimensions appropriées, pour peser environ 8 kg. Dans un autre exemple, pour certaines applications de toits commerciaux, les modules solaires ont environ 126 cellules solaires et sont configurés, en vertu de la sélection des matériaux et de dimensions appropriées, pour peser environ 10,5 kg. Le poids doublerait pour des modules solaires ayant deux ondes angulaires, par exemple le module solaire 180 de la figure 1 E.
Les modules solaires peuvent être configurés de sorte qu’à chaque angle, le rayon de courbure de la courbe entre deux sections soit au moins assez grand pour permettre à des rubans de traverser la courbe. Par exemple, les modules solaires peuvent être configurés de sorte qu’au niveau de la courbe entre la quatrième section 116 et la cinquième section 118, le rayon de courbure soit suffisamment grand pour permettre aux rubans de traverser la courbe. Le rayon de courbure minimal peut être, par exemple, de 7,5 mm.
La figure 1G montre deux formes en exemple 160 et 162 de modules solaires angulaires. La première forme 160 correspond à la forme du module solaire 100 de la figure 1 A. L'angle 164 entre la première zone 110 et la troisième zone 114 est supérieur ou égal à 90 degrés. L'angle 166 entre la troisième zone 114 et la cinquième zone 118 est également supérieur ou égal à 90 degrés. La deuxième forme 162 diffère de la première forme 160 en ce que l'angle 164 entre la première zone 110 et la troisième zone 114 est inférieur à 90 degrés, et l'angle 166 entre la troisième zone 114 et la cinquième zone 118 est également inférieur à 90 degrés. Des modules solaires angulaires ayant la deuxième forme 162 peuvent être utiles, par exemple, de sorte que le module solaire puisse agir comme un ressort et fournir une flexibilité globale du module solaire.
Les figures 2A-D illustrent des caractéristiques facultatives qui peuvent être réalisées en utilisant des modules solaires angulaires, par exemple les modules solaires des figures 1A-G. La figure 2A est une vue latérale du module solaire 100 ayant une électronique de puissance 202 montée sur la face arrière du module solaire 100 et un câblage électrique 204 qui passe sous le module solaire 100. L'électronique de puissance 202 et le câblage électrique 204 sont maintenus en dehors du plateau de toit 102 dans l'espace sous le module solaire 100, et est protégée de certains éléments environnementaux par le module solaire 100. L'électronique de puissance 202 peut comprendre, par exemple, une boîte de jonction, un micro-onduleur, un optimiseur DC, ou un ou plusieurs quelconques modules électroniques appropriés.
Des espaces supplémentaires sous le module solaire 100 ou au niveau des pieds 110 et 122 du module solaire 100 peuvent être utilisés pour d'autres composants d'un système PV dans certains exemples. Le module solaire 100 peut être angulaire par rapport au plateau de toit 102 selon tout angle approprié ; par exemple, les angles 206 et 208 entre le plateau de toit 102 et le module solaire peuvent être sélectionnés sur la base d'une localisation géographique pour améliorer la récupération d'énergie provenant du soleil.
La figure 2B est une vue latérale d'un certain nombre de modules solaires 222, 224 et 226 dans une configuration empilée 220. Les modules solaires 222, 224 et 226 peuvent être empilés, par exemple pour le transport et le stockage, puis désempilés pour l'installation. La figure 2C est une vue latérale du module solaire 230 ayant une structure inférieure 232 formant une fente 234 pour une rétention de câble, par exemple une fente de stratifié formée avec les autres structures stratifiées du module solaire 230. Dans un exemple, la fente 234 peut maintenir des câbles, de l'électronique ou tout composant qui peut entrer dans la fente 234 ou qui peut être maintenu par celle-ci.
La figure 2D est une vue latérale d'un module solaire 240 comprenant des éléments de rigidification 242, 244 et 246 insérés ou clipsés sur le bord de la structure de stratifié pour verrouiller les angles entre les sections de stratifié. Les éléments de rigidification 242, 244 et 246 peuvent être formés de tout matériau approprié qui est plus rigide que les sections thermoplastiques. Par exemple, les éléments de rigidification 242, 244 et 246 peuvent être des tiges ou barres métalliques ou en plastique qui couvrent tout ou partie de la largeur du module solaire 240.
Les figures 3A-B illustrent un exemple de module solaire avec polymère angulaire 300. La figure 3A montre une vue isométrique du module solaire 300. La figure 3B montre une vue de dessus du module solaire 300 dans une configuration plate, c'est-à-dire avant d'être rendu angulaire.
Le module solaire 300 est monté sur un plateau de toit 102 et dans certains exemples est formé d'une structure stratifiée, par exemple, comme décrit ci-dessus en référence à la figure 1C. Le module solaire 300 comprend une ou plusieurs cellules PV 302 sur les première et deuxième surfaces angulaires 304 et 306. Les première et deuxième surfaces angulaires 304 et 306 sont orientées vers le haut et s'éloignent du plateau de toit 102 dans des directions opposées, par exemple pour que le module solaire 300 soit exposé au soleil à divers moments et saisons. Le module solaire 300 forme des angles dans trois zones différentes 308, 310 et 312, par exemple, grâce à des matériaux thermoplastiques dans ces zones 308, 310 et 312.
Les figures 4A-C illustrent des caractéristiques facultatives qui peuvent être réalisées en utilisant le module solaire 300 des figures 3A-B. La figure 4A est une vue latérale du module solaire 300 ayant une électronique de puissance (par exemple des boîtes de jonction 402 et 404) montée sur la face inférieure du module solaire 300 et un câblage électrique 408 qui passe sous le module solaire 300. La figure 4B est une vue de dessous du module solaire 300 dans une configuration plate montrant les boîtes de jonction 402 et 404 montées sur la face inférieure du module solaire 300. La figure 4C est une vue latérale d'un certain nombre de modules solaires 422, 424 et 426 dans une configuration empilée 420, ce qui peut être utile, par exemple, pour le transport et le stockage.
La première boîte de jonction 402 peut desservir des cellules PV sur la première surface angulaire 304 et la deuxième boîte de jonction peut desservir des cellules PV sur l'autre surface angulaire 306. Les boîtes de jonction 402 et 404 et le câblage électrique 408 sont maintenus hors du plateau de toit 102 dans l'espace sous le module solaire 300 et protégé de certains éléments environnementaux par le module solaire 300. Des espaces supplémentaires sous le module solaire 300 et au pied du module solaire 300 peuvent être utilisés pour d'autres composants d'un système PV, par exemple un câblage flexible, dans certains exemples. Le module solaire 300 peut être angulaire par rapport au plateau de toit 102 selon tout angle approprié ; par exemple, les angles 406 et 408 entre le plateau de toit
102 et le module solaire peuvent être sélectionnés sur la base d’une localisation géographique pour améliorer la récupération d’énergie provenant du soleil.
La figure 5 est un organigramme d'un procédé en exemple 500 pour fabriquer un ou plusieurs modules solaires avec polymère angulaires, par exemple les modules solaires 100 et 300 des figures 1A-C et 3A-B. Le procédé 500 peut être effectué par un ou plusieurs opérateurs ou par un robot ou une machine d'automatisation programmé(e) de manière appropriée, ou les deux.
Le procédé 500 comprend la production d'une feuille PV plate (502), la formation de la feuille PV plate en une feuille PV angulaire (504) et le montage de la feuille PV angulaire sur un toit (506). La feuille PV plate peut être une structure stratifiée. La feuille PV plate est sensiblement plate, en ce sens que la feuille PV plate peut ne pas être parfaitement plate en raison, par exemple, d'artefacts de fabrication ou de certaines caractéristiques qui éloignent de la feuille PV plate ou provoquent un degré relativement faible d’incurvation de la feuille PV plate.
Par exemple, le procédé 500 peut comprendre la stratification d'une feuille PV plate (par exemple, comme représenté sur la figure 1C) et ensuite le reformage local de polymères thermoplastiques par application de chaleur puis de forces d’incurvation pour donner à la feuille PV la forme angulaire. Dans un autre exemple, le procédé 500 comprend la stratification d'une feuille PV plate et ensuite l’utilisation de pièces contraignantes (par exemple, en appliquant une force sur la feuille entière contre les pièces contraignantes) pour donner à la feuille PV la forme angulaire. Dans un autre exemple, le procédé 500 comprend la stratification d'une feuille PV plate, et ensuite la fixation de la feuille PV à une caractéristique en plastique angulaire pour conférer à la feuille PV la forme angulaire.
Dans certains exemples, les modules solaires 100 et 170 peuvent comprendre des caractéristiques de gestion du vent, par exemple réduire la capacité du vent à modifier la structure angulaire des modules solaires 100 et 170 ou réduire la capacité du vent à tirer les modules solaires 100 et 170 hors du plateau de toit 102, ou les deux. Par exemple, la figure 6 montre le module solaire 170 de la figure 1D avec des trous 602 configurés sur les côtés du module solaire 170 pour permettre au vent de traverser le module solaire 170. Dans un exemple, les trous 602 peuvent avoir une forme circulaire, carrée, rectangulaire, polygonale ou toute autre forme permettant au vent de traverser le module solaire 170. Dans certains modes de réalisation, les trous 602 peuvent être des fentes, par exemple de minces formes rectangulaires verticales ou positionnées horizontalement.
Les figures 7A-C illustrent des dispositifs PV en exemple pouvant être utilisés comme cellules PV dans les modules solaires décrits dans cette description. En général, les modules solaires peuvent comprendre tout type de dispositif PV approprié, et les figures 7A à C sont fournies à des fins d'illustration.
La figure 7A est une vue en coupe transversale d'une cellule solaire de contact arrière 740 ayant des zones d'émetteur formées au-dessus d'une surface arrière d'un substrat.
La cellule solaire 740 comprend un substrat de silicium 700 ayant une surface de réception de lumière 702. Une couche diélectrique de passivation 708 est disposée sur la surface de réception de lumière 702 du substrat de silicium 700. Une couche de matériau intermédiaire facultative (ou des couches) 710 est disposée sur la couche diélectrique de passivation 708. Une couche anti-reflet (ARC) 719 est disposée sur la couche (ou les couches) de matériau intermédiaire facultative 710, comme représenté, ou est disposée sur la couche diélectrique de passivation 708.
Sur la surface arrière du substrat 700 sont formées des zones d'émetteur alternées 722 de type P 720 et de type N. Dans un tel mode de réalisation, des tranchées 721 sont disposées entre les zones d'émetteur alternées 722 de type P 720 et de type N. Plus particulièrement, dans un mode de réalisation, des premières zones d'émetteur de silicium polycristallin 722 sont formées sur une première partie d'une couche diélectrique mince 724 et sont dopées avec une impureté de type N. Des deuxièmes zones d'émetteur de silicium polycristallin 720 sont formées sur une deuxième partie de la couche diélectrique mince 724 et sont dopées avec une impureté de type P. Dans un mode de réalisation, le diélectrique à effet tunnel 724 est une couche d'oxyde de silicium ayant une épaisseur d'environ 2 nanomètres, ou moins.
Des structures de contact conductrices 728/730 sont fabriquées d'abord en déposant et en configurant une couche isolante 726 pour avoir des ouvertures, et ensuite en formant une ou plusieurs couches conductrices dans les ouvertures. Dans un mode de réalisation, les structures de contact conductrices 728/730 comprennent du métal et sont formées par une approche de dépôt, de lithographie et de gravure ou, en variante, un processus d'impression ou de placage ou, en variante, un processus d’adhérence de feuille ou de fil.
La figure 7B représente un dispositif solaire en exemple 750 constitué de cellules solaires agencées en bardeaux avec les extrémités de cellules solaires adjacentes se chevauchant. La figure 7B est une vue latérale du dispositif solaire 750 qui illustre l'orientation du dispositif solaire 750 vers le soleil (ou une autre source de lumière telle que des miroirs faisant face au soleil). Le dispositif solaire 750 peut être appelé « supercellule » ou « hypercellule » ou « barrette de cellules solaires ».
Le dispositif solaire 750 comprend des cellules solaires 752, 754 et 756 agencées d'une manière en bardeaux avec les extrémités ou les bords longs de cellules solaires adjacentes se chevauchant et connectées électriquement pour former, par exemple, une chaîne connectée en série. Chaque cellule solaire 102, 104 et 106 peut comprendre une structure de diodes à semi-conducteur et des contacts électriques avec la structure de diodes à semiconducteur. Les cellules solaires adjacentes sont reliées de manière conductrice les unes aux autres dans la zone où elles se chevauchent par un matériau de liaison électriquement conducteur qui connecte électriquement la structure de métallisation de surface avant d'une cellule solaire à la structure de métallisation de surface arrière de la cellule solaire adjacente.
Par exemple, considérons les première et deuxième cellules solaires 752 et 754 dans le dispositif solaire 750. La deuxième cellule solaire 754 est adjacente à la première cellule solaire 752 et chevauche la première cellule solaire 752 dans une zone 764 où les première et deuxième cellules solaires 752 et 754 sont connectées électriquement.
Des matériaux de liaison électriquement conducteurs appropriés peuvent comprendre, par exemple, des adhésifs électriquement conducteurs et des films adhésifs électriquement conducteurs et des rubans adhésifs, et des soudures habituelles. Dans certains exemples, le matériau de liaison électriquement conducteur fournit une conformité mécanique dans la liaison entre les cellules solaires adjacentes qui tolère une contrainte résultant du décalage entre le coefficient de dilatation thermique (CTE) du matériau de liaison électriquement conducteur et celui des cellules solaires (par exemple, le CTE du silicium).
La figure 7C est une vue en coupe transversale d'une cellule solaire de contact arrière 744 ayant des zones d'émetteur formées dans une surface arrière d'un substrat et ayant une couche ARC durcie aux UV et recuite thermiquement sur une surface de réception de lumière du substrat, conformément à un mode de réalisation de la présente divulgation.
La cellule solaire 744 comprend un substrat de silicium 700 ayant une surface de réception de lumière 702. Une couche diélectrique de passivation 708 est disposée sur la surface de réception de lumière du substrat de silicium 700. Une couche de matériau intermédiaire facultative (ou des couches) 710 est disposée sur le couche diélectrique de passivation 708. Une couche ARC 719 est disposée sur la couche (ou les couches) de matériau intermédiaire facultative 710, comme représenté, ou est disposée sur la couche diélectrique de passivation 708. Dans un mode de réalisation, la couche ARC 719 est une couche ARC durcie aux UV et recuite thermiquement.
A l'intérieur de la surface arrière du substrat 700 sont formées des zones d'émetteur alternées 762 de type P et 760 de type N. Plus particulièrement, dans un mode de réalisation, les premières zones d'émetteur 762 sont formées dans une première partie de substrat 700 et sont dopées avec une impureté de type N. Les deuxièmes zones d'émetteur 760 sont formées dans une deuxième partie de substrat 700 et sont dopées avec une impureté de type P. Les structures de contact conductrices 768/770 sont fabriquées d'abord en déposant et en configurant une couche isolante pour avoir des ouvertures, et ensuite en formant une ou plusieurs couches conductrices dans les ouvertures. Dans un mode de réalisation, les structures de contact conductrices 768/770 comprennent du métal et sont formées par une approche de dépôt, de lithographie et de gravure ou, en variante, un procédé d'impression ou de placage ou, en variante, un procédé d’adhérence de feuille ou de fil.
Bien que des exemples et des caractéristiques spécifiques aient été décrits ci-dessus, ces exemples et caractéristiques ne sont pas destinés à limiter la portée de la présente description, même lorsqu'un exemple unique est décrit en rapport avec une caractéristique particulière. Des exemples de caractéristiques fournis dans la description sont destinés à être illustratifs plutôt que restrictifs, sauf indication contraire. La description ci-dessus est destinée à couvrir de tels variantes, modifications et équivalents, comme cela apparaîtrait à l'homme de l'art ayant le bénéfice de cette divulgation.
La portée de la présente invention comprend toute caractéristique ou combinaison de caractéristiques divulguées dans cette description (explicitement ou implicitement), ou toute généralisation de caractéristiques divulguées, que ces caractéristiques ou généralisations atténuent ou non tout ou partie des problèmes décrits dans cette description.
Claims (20)
- REVENDICATIONS1. Procédé comprenant :la production d’une feuille de polymère plate comprenant une ou plusieurs cellules photovoltaïques (108) ; et l’application d’une force la feuille de polymère plate pour incurver la feuille de polymère plate en au moins une zone (110, 112, 114, 116, 118, 120, 122), en formant une feuille de polymère angulaire à partir de la feuille de polymère plate.
- 2. Le procédé selon la revendication 1, incluant le montage de la feuille de polymère angulaire sur un plateau de toit (102) de sorte que les cellules photovoltaïques (108) soient inclinées par rapport au plateau de toit (102) en vertu de la au moins une zone (112, 114, 116, 118, 120, 122) incurvée.
- 3. Le procédé selon la revendication 1 ou 2, dans lequel la production de la feuille de polymère plate comprend la formation d'au moins une couche dans la au moins une zone comprenant un matériau thermoplastique, et dans lequel le procédé comprend l'application de chaleur à la au moins une zone avant l’application d’une force sur la feuille de polymère plate et le refroidissement de la au moins une zone avant de supprimer la force sur la feuille de polymère plate.
- 4. Le procédé selon l'une des revendications 1 à 3, comprenant le montage d'électronique de puissance (202) sur la feuille de polymère angulaire et la fixation du câblage (204) sur la feuille de polymère angulaire.
- 5. Le procédé selon l'une des revendications 1 à 4, comprenant l’empilement de la feuille de polymère angulaire avec une ou plusieurs autres feuilles de polymère angulaire pour le transport ou le stockage, ou les deux.
- 6. Le procédé selon l'une des revendications 1 à 5, dans lequel la production de la feuille de polymère plate comprend la formation d'une structure stratifiée comprenant une feuille avant transparente (130), une feuille arrière (132) et une couche de sections alternées d'un polymère rigide et un matériau thermoplastique (142).
- 7. Le procédé selon l'une des revendications 1 à 6, dans lequel la production de la feuille de polymère plate comprend la formation d'une couche comprenant une première section d'un polymère rigide, d’une première section d’un matériau thermoplastique adjacente à la première section du polymère rigide, d’une deuxième section du polymère rigide adjacente à la première section du matériau thermoplastique, d’une deuxième section du matériau thermoplastique adjacente à la deuxième section du polymère rigide, d’une troisième section du polymère rigide adjacente à la deuxième section du matériau thermoplastique, d’une troisième section du matériau thermoplastique adjacente à la troisième section du polymère rigide, et d’une quatrième section du polymère rigide adjacente à la troisième section du matériau thermoplastique.
- 8. Le procédé de la revendication 7, comprenant :l’application de chaleur la couche ;tandis que la couche est chaude suite l’application de chaleur sur la couche, l’application d’une force sur la feuille de polymère plate pour incurver la feuille de polymère plate dans les première, deuxième et troisième sections du matériau thermoplastique ;le refroidissement de la couche avant la suppression de la force ; et le montage de la feuille de polymère angulaire sur un plateau de toit en fixant des parties de la feuille, sous la première section du polymère rigide et la quatrième section du polymère rigide sur le plateau de toit.
- 9. Le procédé selon l’une des revendications 1 , dans lequel la formation de la feuille de polymère plate comprend la formation de diodes intégrées au stratifié (124) au sein de la feuille de polymère plate.
- 10. Le procédé selon l’une des revendications 1 9, comprenant la formation d’une pluralité de trous (602) traversant la feuille de polymère angulaire pour permettre au vent de passer à travers la feuille de polymère angulaire.
- 11. Module solaire comprenant :une ou plusieurs couches de polymère ; et une ou plusieurs cellules photovoltaïques sur une première zone de la une ou plusieurs couches de polymère ;dans lequel la une ou plusieurs couches de polymère sont incurvées dans au moins une deuxième zone l’extérieur de la première zone des cellules photovoltaïques.
- 12. Le module solaire selon la revendication 11, comprenant une première zone plate, une zone verticale s’élevant à partir de la première zone plate, une deuxième zone en pente vers le bas selon une pente s’éloignant de la zone verticale et les cellules photovoltaïques, et une deuxième zone plate s’étendant en s’éloignant de la zone en pente vers le bas.
- 13. Le module solaire selon la revendication 11 ou 12, comprenant une deuxième zone verticale s'élevant à partir de la deuxième zone plate, une deuxième zone en pente vers le bas selon une pente s’éloignant de la deuxième zone verticale et comprenant une pluralité de cellules photovoltaïques supplémentaires, et une troisième zone plate s'étendant en s’éloignant de la deuxième zone en pente vers le bas.
- 14. Le module solaire selon la revendication 12, dans lequel un premier angle entre la première zone plate et la zone verticale est inférieur à 90 degrés, et dans lequel un second angle entre la zone verticale et la zone en pente vers le bas est inférieur à 90 degrés.
- 15. Le module solaire selon l’une des revendications 11 14, comprenant une première zone plate, une zone en pente vers le haut selon une pente vers le haut depuis la première zone plate et comprenant un premier sous-ensemble de une ou plusieurs cellules photovoltaïques, une zone en pente vers le bas selon une pente vers le bas depuis la zone en pente vers le haut, et comprenant un deuxième sous-ensemble des une ou plusieurs cellules photovoltaïques, et une deuxième zone plate s’étendant loin de la zone en pente vers le bas.
- 16. Le module solaire selon l’une des revendications 11 15, comprenant de l’électronique de puissance (202) montée sur la deuxième zone.
- 17. Le module solaire selon l’une des revendications 11 16, comprenant une feuille avant transparente (130), une feuille arrière (132), et une couche de sections alternées d’un polymère rigide ou semi-rigide et d’un matériau thermoplastique (142).
- 18. Le module solaire selon l’une des revendications 11 17, comprenant une ou plusieurs diodes intégrées au stratifié (124) dans la une ou plusieurs couches de polymère.
- 19. Le module solaire selon l’une des revendication 11 1 , dans lequel une pluralité de trous (602) sont configurés à travers le module solaire (170) afin de permettre au vent de passer à travers le module solaire (170).5
- 20. Le module solaire selon l’une des revendications 11 à 19, comprenant une articulation (188) reliant les première (186a) et deuxième (186b) sections du module solaire (184).1/152/15 f
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