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WO2025046030A1 - Structure d'interconnexion souple embossees pour technologie solaire de type shingle - Google Patents

Structure d'interconnexion souple embossees pour technologie solaire de type shingle Download PDF

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Publication number
WO2025046030A1
WO2025046030A1 PCT/EP2024/074220 EP2024074220W WO2025046030A1 WO 2025046030 A1 WO2025046030 A1 WO 2025046030A1 EP 2024074220 W EP2024074220 W EP 2024074220W WO 2025046030 A1 WO2025046030 A1 WO 2025046030A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
insulating strip
cell
conductive
folds
solar cell
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
PCT/EP2024/074220
Other languages
English (en)
Inventor
Rémi De Bettignies
Bertrand Chambion
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Commissariat a lEnergie Atomique et aux Energies Alternatives CEA
Original Assignee
Commissariat a lEnergie Atomique CEA
Commissariat a lEnergie Atomique et aux Energies Alternatives CEA
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Commissariat a lEnergie Atomique CEA, Commissariat a lEnergie Atomique et aux Energies Alternatives CEA filed Critical Commissariat a lEnergie Atomique CEA
Publication of WO2025046030A1 publication Critical patent/WO2025046030A1/fr
Pending legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

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Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10F—INORGANIC SEMICONDUCTOR DEVICES SENSITIVE TO INFRARED RADIATION, LIGHT, ELECTROMAGNETIC RADIATION OF SHORTER WAVELENGTH OR CORPUSCULAR RADIATION
    • H10F19/00—Integrated devices, or assemblies of multiple devices, comprising at least one photovoltaic cell covered by group H10F10/00, e.g. photovoltaic modules
    • H10F19/90—Structures for connecting between photovoltaic cells, e.g. interconnections or insulating spacers
    • H10F19/902—Structures for connecting between photovoltaic cells, e.g. interconnections or insulating spacers for series or parallel connection of photovoltaic cells
    • H10F19/904—Structures for connecting between photovoltaic cells, e.g. interconnections or insulating spacers for series or parallel connection of photovoltaic cells characterised by the shapes of the structures
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E10/00—Energy generation through renewable energy sources
    • Y02E10/50—Photovoltaic [PV] energy

Definitions

  • the present application relates to the field of electrical interconnection structures for a set of photovoltaic cells also called solar cells. It provides for the production of an improved interconnection structure as well as that of a set, or a chain, of solar cells provided with such an interconnection structure.
  • a conventional solar or photovoltaic module is typically formed of one or more sets of several juxtaposed cells distributed in chains (commonly called “strings” according to English terminology).
  • a chain (or “string”) of cells comprises a succession of several cells electrically connected to each other and generally aligned in a first given direction.
  • the connection between cells of the same chain can be made by means of strips or conductive wires which extend in the first direction and successively come into contact with at least one upper or lower face of each cell.
  • Document US2021202784 describes for example a particular way of assembling the cells of a chain of cells in which the cells overlap each other in a "shingle" type arrangement and commonly called “shingle” or, except for the end cells of a chain, each cell overlaps a previous neighboring cell and is overlapped by a next neighboring cell of the succession of cells forming the chain.
  • a structure of the type called “tiling” (“paving" in English terminology), uses a similar arrangement but with ribbons or conductive wires to make the connection between the cells.
  • Another type of arrangement provides, except for the end cells of a chain, that each cell is either overlapped by its previous and next neighboring cells, or overlaps its previous and next neighboring cells in the succession of cells.
  • Such an arrangement and assembly of cells has the advantage of not having a dead zone between cells.
  • such an arrangement most of the time results in a rigid mechanical structure limiting deformation in the plane of the cells. This poses a problem when the cells are subjected to mechanical or thermo-mechanical constraints.
  • Document WO 2022/023659 from the applicant provides an improved interconnection and assembly structure for overlapping solar cells.
  • the proposed interconnection structure is provided with a metal strip located between the two cells to be connected with electrical connection pads alternately on the front face and on the back face of the metal strip, the pads located on the front face being offset relative to the pads arranged on the back face.
  • Such an arrangement makes it possible to achieve mechanical decoupling and to better relax mechanical or thermomechanical stresses.
  • a first insulating strip which extends against said oblong conductive element and is provided with one or more first holes successively distributed along the first insulating strip
  • a second insulating strip which extends against said oblong conductor is provided with one or more second holes successively distributed along the second insulating strip
  • the oblong conductive element being provided with one or more portions arranged between the first insulating strip and the second insulating strip
  • the oblong conductive element further comprising a succession of conductive folds, one or more first folds among said conductive folds passing respectively through one or more first holes of the first insulating strip and one or more second conductive folds among said conductive folds passing through one or more second holes of the second insulating strip.
  • the first conductive folds may be provided to be placed in contact with a first solar cell of a set of solar cells while the second conductive folds may be provided to be placed in contact with a second solar cell of said set of solar cells or with a conductive track.
  • Such an interconnection structure is particularly suitable for the interconnection of adjacent solar cells of a partially overlapping cell chain.
  • the conductive folds of such an interconnection structure induce a spring effect which gives an assembly of cells between which it is interposed increased mechanical flexibility in a plane orthogonal to the cells and makes the assembly of cells less sensitive to possible thermomechanical constraints.
  • the interconnect structure can optionally be adapted to a so-called “dry” contact, i.e. without using any intermediate solder or glue to bond it to a solar cell.
  • the oblong conductive element is provided, on either side of at least one of said portions: with a first conductive fold extending through a first hole and with at least a second conductive fold extending through a second hole.
  • first fold(s) extend(s) beyond an external face of the first insulating strip.
  • second fold(s) extend(s) beyond an external face of the second insulating strip.
  • the first hole and the first fold passing through the first hole are arranged facing an area of the second insulating strip while the second hole and the second fold passing through the second hole are arranged facing an area of the first insulating strip.
  • the first conductive folds may have a periodic distribution along said oblong conductive element.
  • the second conductive folds may have a periodic distribution along said oblong conductive element. Such a distribution of the folds makes it possible to obtain a balanced distribution of the stresses when the interconnection structure is interposed or arranged between two elements, in particular between two solar cells.
  • the portions of the oblong conductive element arranged between the first insulating strip and the second insulating strip extend parallel to a first axis parallel to which the insulating strips also extend.
  • Such so-called flat and possibly flattened portions participate in improved vertical mechanical support of the conductive element. Areas of insulating strips located on each face of these flat portions and forming double insulation on these flat portions can also participate in the vertical mechanical support of the structure.
  • the first hole(s) and the second hole(s) may be provided with a rounded outline or formed of curved portions. Such a hole configuration makes it possible to limit the risks of tearing of the insulating strips.
  • the present invention provides an assembly of solar cells typically arranged in at least one cell chain and comprising:
  • This set of cells can have a paving or tiling arrangement (“shingle”) and include a succession of partially overlapping cells.
  • the present invention provides a solar cell assembly comprising:
  • the first conductive fold(s) may be arranged in the same first plane, in particular a plane orthogonal to the first insulating strip and to the second insulating strip, while the second conductive fold(s) extend in a second plane making a non-zero angle with the first plane and in particular 90° with the first plane.
  • Such a configuration with first folds having a different orientation from the second folds is particularly suitable for an interconnection of elements that are not arranged one above the other. on the other, but are juxtaposed, for example to interconnect one face of a solar cell with a conductive track juxtaposed or arranged next to this cell.
  • the first insulating strip can be attached to an insulating sheet transparent to solar radiation and covering one face of the first solar cell.
  • the second insulating strip can also be attached to an insulating sheet transparent to solar radiation and covering one face of the second solar cell.
  • This insulating sheet can advantageously be detachable from the insulating strip to which it is connected.
  • a cutting line typically in the form of a succession of days between the insulating strip and the insulating sheet can advantageously be provided.
  • the present application relates to a solar cell assembly in which the first cell and the second cell each have a bottom edge and a top edge and two opposite side edges located between the bottom edge and the top edge, the side edges being preferably arranged parallel to said first axis, the interconnection structure being arranged along a side edge of the first cell and a side edge of the second cell, said first and second cells being offset from each other such that a top edge of the first cell is misaligned with respect to a top edge of the second cell and a bottom edge of the first cell is misaligned with respect to a bottom edge of the second cell.
  • An interconnection structure as defined above is thus particularly suitable for chains of cells which are not straight.
  • the interconnection structure may further extend over said first cell along said given region. It is thus possible to extend the interconnection structure on the first cell beyond the overlap area between the first cell and the second cell to enhance charge collection on the first cell.
  • a corresponding arrangement may be implemented along a side edge of the second cell extending beyond a top or bottom edge of the first cell.
  • the present invention relates to a method of manufacturing an interconnection structure as defined above.
  • one embodiment of the method comprises steps of:
  • the assembly being carried out so as to pass one or more first plies of said succession through one or more first holes of the first insulating strip, and one or more second plies of said succession passing respectively through one or more second holes of the second insulating strip.
  • the formation of the folds is carried out by embossing.
  • a particular embodiment of the embossing comprises passing the conductive element between two rotating toothed wheels.
  • the method may comprise at least one step of perforating the first insulating strip and/or the second insulating zone.
  • the production of holes in this or these insulating strips can advantageously be carried out using a laser.
  • the assembly of the first insulating strip and the second insulating strip on the oblong conductive element may comprise a heating step to secure the first insulating strip and the second insulating strip together.
  • the present invention relates to a method of manufacturing a photovoltaic device comprising an assembly as defined above of solar cells. Such a manufacturing method may comprise steps consisting of:
  • Figure 1 illustrates an example of an interconnection structure with successive conductive folds suitable for interconnecting elements, in particular adjacent overlapping solar cells in a solar cell string.
  • Figures 2A, 2B, 2C, 2D and 2E illustrate different examples of conductive fold profiles in an interconnection structure as implemented according to the invention.
  • Figure 3 illustrates an example method of assembling constituent elements of an interconnection structure for solar cells.
  • Figure 4 illustrates a particular shape of hole outline made in an insulating strip belonging to an interconnection structure implemented according to an embodiment of the present invention.
  • Figures 5A and 5B illustrate an arrangement of laterally overlapping solar cells connected to each other via a conductive fold interconnect structure and as implemented in accordance with one embodiment of the present invention.
  • Figure 6 illustrates an alternative embodiment in which the insulating strips of the interconnection structure are attached to insulating and transparent sheets intended to cover the solar cells.
  • Figure 7 illustrates a multiple cell chain arrangement, a first cell chain being provided with at least one cell interconnection structure connected to another cell interconnection structure of a second cell chain.
  • Figure 8 illustrates an arrangement in which the conductive fold interconnect structure is used to connect a solar cell to a metal track located particularly at one end of a cell string.
  • Figures 9 and 10 illustrate an arrangement in which the interconnection structure is provided with conductive folds extending parallel to a first plane, in particular vertical, and other conductive folds extending parallel to a second plane, in particular horizontal.
  • Figures 11 and 12 illustrate a folding step for obtaining conductive folds at 90° to other conductive folds in an interconnection structure according to an embodiment of the present invention.
  • Figure 13 illustrates a particular embodiment of an interconnection structure.
  • Figure 14 illustrates an example of an arrangement of interconnections according to the invention in a solar cell chain.
  • Figure 15 illustrates an alternative arrangement of an interconnection structure according to the invention in a solar cell chain.
  • Figure 16 illustrates a particular arrangement of a solar cell string with misaligned side edges.
  • Figure 17 illustrates a particular arrangement of interconnection structures according to the invention integrated into a string of solar cells with misaligned side edges.
  • Figure 18 illustrates an example of a particular configuration and dimensioning of an interconnect structure as implemented according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 1 giving a profile view of an example of an interconnection structure 5 for a set of solar cells (not shown in this figure).
  • the structure 5 may in particular be intended to be interposed between neighboring or adjacent solar cells of a string of solar cells and to make it possible to make an electrical connection between these neighboring or adjacent solar cells.
  • This interconnection structure 5 is formed of at least one oblong conductive element 11 which can be in the form of at least one conductive wire or at least one conductive strip, or a conductive ribbon, which can advantageously be of flat and elongated shape and which extends mainly along a first axis XI.
  • the oblong conductive element 11 is typically based on one or more metallic material(s) such as for example copper, silver, aluminum, or an iron-based material, possibly steel.
  • the oblong conductive element 11 can be formed of several metallic materials distributed according to a core-shell arrangement.
  • the conductive element 11 can optionally be coated with a thin metallic layer for protection against oxidation and be formed for example of tinned copper.
  • the oblong conductive element 11 here comprises portions 12c called “planar” which extend substantially parallel or parallel to the first axis XI and a succession of conductive sections which make detours called “conductive folds 12a, 12b” relative to the first axis XI.
  • Each conductive fold 12a, 12b comprises a zone intended to come into contact with a solar cell or a conductive track.
  • the conductive folds 12a, 12b are formed here from portions of thickness substantially equal to that of said flat portions 12c.
  • the structure comprises in particular one or more first conductive folds 12a also called “upper” folds on a first face 7A or on a first side of the interconnection structure 5 and one or more second first folds conductors 12b also called “lower” folds on a second face 7B opposite the first face 7A or on a second side opposite the first side of the interconnection structure 5.
  • first conductive folds 12a also called “upper” folds on a first face 7A or on a first side of the interconnection structure 5
  • second first folds conductors 12b also called “lower” folds on a second face 7B opposite the first face 7A or on a second side opposite the first side of the interconnection structure 5.
  • the folds 12a, 12b are, in this particular embodiment, in the form of undulations or curved portions on either side of the first axis XI and are intended, for the first folds 12a to be connected or in contact with conductive zones of a first solar cell and for the second folds 12b opposite the first folds 12b, to be connected or in contact with conductive zones of a second solar cell partially facing the first solar cell so that an electrical contact is made.
  • Direct contact of the folds 12a, 12b on the solar cells i.e. without brazing or without intermediate glue, may optionally be implemented.
  • the conductive folds 12a, 12b make it possible to give flexibility to the structure 5 in a direction orthogonal to the first axis XI and to the main plane of solar cells between which the interconnection structure is to be intercalated.
  • a direct connection along a vertical path of the cells between them by the interconnection structure 5 is preferably avoided, by providing for coating certain areas of the oblong conductive element 11 with insulating material.
  • the oblong conductive element 11 is coated on certain portions, in particular on its flat portions 12c, with a first insulating strip 20 extending parallel to the first axis XI.
  • the first insulating strip 20 is provided with one or more holes 21 successively distributed along the first insulating strip 20, through each of which passes a first conductive fold 12a which protrudes at the first face 7A of the structure 5.
  • the oblong conductive element 11 is coated on certain portions, in particular on its flat portions 12c, with a second insulating strip 30 extending parallel to the first direction XI.
  • the conductive element 11 is thus interposed or sandwiched at the level of its flat portions 12c between the first insulating strip 20 and the second insulating strip 30.
  • Such areas facilitate holding in position solar cells intended to be arranged respectively on and under the interconnection structure 5.
  • the second insulating strip 30 is also provided with one or more holes 31 successively distributed along the second insulating strip 30 and through each of which passes a second conductive ply 12b or upper conductive ply 12b which protrudes at the level of the second face 7B of the structure 5.
  • the peaks 13 of the conductive folds 12a, 12b protrude from the holes 21, 31 and extend beyond the external faces 23, 33 of the insulating strips 20, 30.
  • the insulating strips 20, 30 are made of an insulating material having transparency in the spectrum dedicated to silicon solar cells, in other words for a wavelength typically between 400 nm and 1200 nm.
  • This insulating material may be based on a polymer, in particular a polyimide such as for example KaptonTM or PET (poly(ethylene terephthalate), or a PE/PET multi-layer.
  • the first insulating strip 20 and the second insulating strip 30 may advantageously be coated or provided with at least one adhesive face and in particular an external adhesive face 23, 33 to facilitate assembly with the solar cells.
  • the adhesive is provided to allow mechanical support and handling.
  • the conductive folds 12a, 12b are, in this particular embodiment, distributed along the first axis XI, alternately on the first face 10A and on the second face 10B, with, preferably, an offset provided from one conductive fold 12a to the other 12b along this first axis XI.
  • the whole of the first conductive fold(s) 12a formed on the first face 7A is thus here offset from the whole of the conductive fold(s) 12b located on the second face 7B.
  • each first conductive fold 12a is offset by one fold conductor 12b next opposite and located on an opposite face.
  • the opposite folds 12a and 12b are here separated two by two by a flat portion 12c of the conductive element 11.
  • the holes 21 of the first insulating strip 20 are here also advantageously offset from all of the holes 31 of the second insulating strip 30 located on the second face 7B, such that a hole 21 of the first insulating strip 20 is arranged opposite a non-openwork portion of the second insulating strip 30.
  • a hole 31 of the second insulating strip 30 is arranged opposite a non-openwork portion of the first insulating strip 20.
  • a conductive fold 12a located on the first face 7A of the structure 5 and intended to be placed in contact with a first cell is arranged opposite an insulating portion 30a of the second insulating strip 30.
  • a conductive fold 12b located on the second face 7B of the structure 5 and intended to be placed in contact with a second cell is arranged opposite at least one insulating portion 20a of the first insulating strip 20.
  • FIGS. 2A, 2B, 2C, 2D, 2E different shapes may be provided for the conductive folds 12a, 12b of an interconnection structure of the type described above.
  • the conductive fold is provided with a curved profile 201.
  • a fold shape formed from several sections making one or more angles can also be provided.
  • FIG. 2B a trapezoidal-shaped fold with a section 202a making a non-zero angle with the first axis XI, followed by a section 202b substantially parallel to the first axis XI itself followed by a section 202c making a non-zero angle with the first axis XI.
  • Such a fold profile makes it possible to make a surface contact rather than a point contact on a solar cell or a conductive track.
  • the profile of the fold is triangular or peak-shaped and comprises a section 204a making a non-zero angle with the first axis XI, followed by a section 204b making an angle with the section 204a.
  • conductive folds whose respective profiles are formed by a succession of undulations 206 can also be implemented.
  • Such conductive folds and fold profiles can be obtained for example by stamping or embossing areas of a conductive wire or tape.
  • Some geometric parameters or quantities can be adapted to improve the properties of the interconnection structure.
  • the thickness ei of the conductive strip 11 is advantageously provided to be less than the thickness e2 of the insulating strips 20, 30. This makes it possible to have a more pronounced elastic return on the pad for the resumption of contact.
  • the thickness ei can be between 10 and 200 pm, for example of the order of 50 pm.
  • conductive folds 12a, 12b are provided distributed according to a periodic arrangement with a pitch A of distribution of the conductive elements 12b and a maximum diameter or dimension D of the holes 21, 31.
  • D ⁇ A/2 is chosen so as to guarantee an overlapping zone of the two insulating strips 20, 30 and thus ensure better vertical mechanical support of the oblong conductive element 11 when it is brought into contact between two cells to be interconnected.
  • the distribution pitch A of the folds and the number of conductive folds planned depends in particular on the format of the cells.
  • a number of conductive folds of between 10 and 20 can be envisaged with a distribution pitch A of, for example, between 10 and 20 mm.
  • the conductive folds 12a, 12b protrude from the holes 21, 31 by a non-zero protrusion length d measured relative to the external surface 23, 33 of the insulating strips 20, 30, which makes it possible to improve the contact and connection with the cells.
  • the effect is felt on the cell contacts which will ensure the electrical connection may depend in particular on this excess length d.
  • a minimum overhang length dmin is preferably provided in order to maximize the spring effect of the structure.
  • the calculation implemented here comes down to determining the deflection on a fixed beam to predict from which the material reaches its elastic limit.
  • M L.P, it is the maximum distance from the neutral axis, i.e. 25pm, and I the quadratic moment of the section, calculated previously.
  • d > dmin with dmin of the order of 180 pm for a copper/silver conductive element, and of the order of 455 pm for a steel conductive element.
  • a minimum excess length dmax of, for example, around 10 mm can be provided.
  • an oblong conductive element 11 is provided in the form of a conductive wire or strip.
  • the conductive element 11 is in this example moved by means of a conveying structure 302 which can be formed of rotating rollers and between which the conductive element 11 can be inserted to be brought to an embossing device 310.
  • the conveying structure 302 can be provided with elements of the roll-to-roll type.
  • the embossing device 310 is provided with two toothed wheels 312, 313 set in rotation and between which the oblong conductive element 11 is inserted and moved.
  • the teeth 316 of the rotating wheels 312, 313 make it possible to stamp the conductive element 11 in order to form the conductive folds 12a, 12b.
  • These teeth 316 are preferably regularly distributed so as to form a periodic succession of conductive folds.
  • the stamping of the conductive element 11 can be implemented so as to flatten and form or maintain certain flat areas. Such areas participate in maintaining the interconnection structure in a stable position when it is interposed between two elements.
  • a first insulating strip 20 and a second insulating strip 30 each provided with a succession of holes 21, 31 are then arranged on either side of the conductive element 11.
  • the manufacture of the interconnection structure 5 may comprise a prior step of perforating these insulating strips 20, 30, for example using a laser, in order to produce the succession of holes 21, 31 along these strips 20, 30 and in which the conductive folds of the conductive element will be inserted.
  • the insulating strips 20, 30 are then brought against the oblong conductive element 11, so as to arrange the upper conductive folds 12a of the conductive element 11 respectively in the holes 21 of the first insulating strip 20 and the lower conductive folds 12b of the conductive element 11 in the holes 31 of the second insulating strip 30 and thus form the superposition of the first insulating strip, the oblong conductive element and the second perforated insulating strip.
  • a heating device 320 for example in the form of lateral heating elements 325A, 325B between which the assembly of the conductive element 11 and the strips 21, 31 is brought can be provided.
  • heating is carried out at a temperature of for example between 60°C and 150°C, typically between 90°C and 135°C when the insulating strips 20, 30 are made of PET.
  • the interconnection structure 5 can be put into the form of a coil, for example by means of a winder 330.
  • a hole made in the first insulating strip 20 is provided with a contour 42 of rectangular appearance but comprising instead of corner angles, portions 43 having a radius of curvature. If lo is considered to be the width of the opening, the radius of curvature at the four corners is preferably less than lo/2.
  • An interconnection structure 5 is particularly suited to an assembly and connection of solar cells in a tiling or paving manner as in FIG. 5A and in which solar cells Ci, C2 partially overlap in order in particular to produce a compact assembly.
  • partially overlapping it is meant here that one partially overflows above the other, the interconnection structure 5 being arranged between the cells Ci, C2 in a so-called “overlapping” zone between cells Ci, C2 where the cells are arranged facing each other.
  • the solar cells Ci, C2 are here formed from a semiconductor substrate, which may be polycrystalline or monocrystalline and in particular based on polycrystalline or monocrystalline silicon.
  • Each of the cells Ci, C2 is provided with at least one face 2A called the “front face”, receiving light and which is intended to be exposed to solar radiation, and a face 2B called the “rear face”, opposite the front face 2A.
  • the rear face 2B may optionally also be intended to be exposed and convert the solar radiation into charge carriers.
  • the solar cell is called “bifacial”.
  • At least one first solar cell Ci of this assembly is provided with contacts distributed on the rear face 2B, including one or more contacts (not visible) with respectively one or more N-type doped zones (in other words having a doping producing an excess of electrons) and one or more contacts (not shown in this figure) with respectively one or more P-type doped zones (in other words according to a doping consisting of producing a deficit of electrons), the N-type zone(s) associated with the P-type zone(s) forming at least one junction.
  • a peripheral zone 4 located on the rear face 2B of the first cell C1 is arranged opposite a peripheral zone 4' of the front face 2A of a second cell C2.
  • the oblong conductive element 11 is advantageously in the form of a flat conductive ribbon 110 or a flat conductive strip, it is easier to hold the cells Ci, C2 in position and prevents one from moving relative to the other.
  • Lateral portions 25, 35 of the insulating strips adhere to the upper and lower cells Ci, C2 to produce encapsulation cavities around the conductive folds 12a, 12b in contact with the cells Cl, C2.
  • the conductive folds 12a, 12b are preferably free to move in these cavities to allow the electrical conductive element 11 to exert a spring effect.
  • the second cell C2 can be arranged in line on a cell string manufacturing machine commonly called a "stringer", in particular of the common type.
  • the insulating strip 30, the oblong conductive element, the other insulating strip 20 are positioned, and the first cell Ci is arranged on the assembly. Heating is then carried out in particular on the insulating strips.
  • the insulating strips 20, 30 can come for example from rollers unrolling in a direction perpendicular to the direction of the cell string.
  • the heat input can be considered as a temperature setting of the interface between the two materials, at 60°C and 150°C, typically between 90°C and 135°C at the insulating strips 20, 30 can make it possible to produce a partial adhesion of these insulating strips 20, 30 on the cells Ci, C2.
  • the insulating strips 20, 30 are coated with an adhesive or have adhesive properties to attach the interconnection structure to the cells Ci, C2.
  • the second cell C2 is positioned, the interconnection structure 50 already provided with its insulating strips 20, 30 on the latter, then the first cell Ci is positioned on the interconnection structure.
  • the insulating strips are then optionally heated to make the interconnection structure adhere to the cells and/or to perfect the adhesion of these insulating strips to the cells.
  • An alternative embodiment of the assembly previously described and illustrated in FIG. 6 provides insulating strips 20, 30 for the interconnection structure 5 attached respectively to an insulating sheet 65 transparent to solar radiation and to another insulating sheet 66 transparent to solar radiation.
  • These insulating sheets 65, 66 respectively cover one face, here the rear face 2B of the first solar cell C1 and one face, here the front face 2A, of the second solar cell C2.
  • the insulating sheets 65, 66 may be formed from a material similar and possibly identical to that of the insulating strips 20, 30.
  • Such insulating sheets 65, 66 make it possible to provide protection for the cells Ci, C2 from the external environment and in particular from air and humidity. They also make it possible to provide mechanical protection for the storage and handling of the cells Ci, C2 before or after they are assembled into a chain (commonly called a "string") of cells. They can also contribute to the implementation of thermal decoupling between the cells Ci, C2.
  • the insulating strip 21 (resp. 31) - insulating sheet 65 (resp. 66) assembly covers the face of the cell on which it is arranged and can extend beyond the cell beyond this face.
  • a discontinuous succession 67, 77 of days is provided between each sheet 65, 66 and its insulating strip 20, 30 to form a so-called cutting line in order to allow possible subsequent detachment between the insulating strip 20, 30 and the sheet 55, 65 to which this strip is connected.
  • An interconnection structure 5 as described above can be used in a device having several strings of solar cells connected to each other.
  • a first interconnection structure 5i is interposed between cells Ci, C2 of a first string STI of cells Ci, C2, overlapping in a shingle arrangement.
  • This first interconnection structure 5i is connected to a second similar interconnection structure 52 which is arranged and aligned on the same axis XI.
  • the second interconnection structure 52 is intended to be interposed between cells Cn, C12 of a second chain ST2 of cells Ci, C2.
  • an electronic component for example such as a diode 79 or a transistor may be provided between the conductive elements 11 of the two interconnection structures 5i, 52.
  • a bypass diode between the strings typically has a protective role in the event of shading.
  • the interconnection structures 5i, 52 can advantageously overflow towards a chain of adjacent cells and be longer than the width WST of a chain.
  • an interconnection structure 5 in addition to the interconnection and assembly of two solar cells, an interconnection structure 5 according to one or other of the examples described above can be adapted both in a solar module or a string of solar cells to the connection of a solar cell and a conductive track.
  • the oblong conductive element 11 comprises conductive folds 12a intended to be placed in contact with a solar cell Ci, and conductive folds 12b intended to be placed in contact with a conductive track 89 here placed opposite a lower portion of the cell Ci.
  • the conductive track 189 may be an end track of a string of cells and for example in the form of a metal strip.
  • connection structure 5 comprises upper conductive folds 12a provided for making contact on one face, here the rear face 2B of the cell Ci and lower conductive folds 12'b which have the particularity of extending in a plane distinct from that of the upper conductive folds 12a.
  • folds 12a extend in a so-called "vertical" plane (plane orthogonal to the faces 2A, 2B of the cell and parallel to the plane [O; x; z] of the orthogonal reference [O; x; y; z] in FIGS.
  • others conductive folds 12'b extend in a "horizontal" plane (plane parallel to the faces 2A, 2B of the cell in Figures 9 and 10) orthogonally to the conductive folds 12a.
  • a double relaxation is implemented in two distinct directions or planes.
  • a method of manufacturing an interconnection structure 5 may thus comprise a folding step as shown schematically in FIG. 11 and in particular of folding at 90° the conductive folds 12'b initially arranged in the same plane as the conductive folds 12a.
  • the folding is carried out by bearing on the conductive track 189.
  • An interconnecting structure 5 of a type as previously described may be provided at each overlapping area between neighboring or adjacent cells of a chain of cells having a tiling or shingle arrangement.
  • a right lateral edge of the cells Ci, C2, C3, C4, C5 is not shown at the level of said overlapping zones in order to make visible the interconnection structures 5a, 5b, 5c, 5c, 5d, 5e which are arranged under this right lateral edge.
  • Each structure 5a (respectively 5b, 5c, 5c, 5d, 5e) seen from above in transparency is here connected at the level of the overlapping zones and via its upper conductive folds to a set of pads 141 arranged on the rear face of a first cell Ci (respectively C2, C3, C4, C5).
  • Each structure 5a, 5b, 5c, 5c, 5d, 5e is also connected at the level of the overlapping zones and via its lower conductive folds to a set of pads 143 arranged on the front face of a second cell C2 (respectively C3, C4, C5, Ce) neighboring the first cell and partially covered by the first cell.
  • an interconnection structure 50a (of the type described above) is advantageously provided on the cell Ci of the first end, provided with conductive folds connected to conductive pads 145 arranged on the cell Ci.
  • a conductive line 149 which extends on one face of the cell Ce, here its rear face, and which is connected to a conductive strip 159.
  • an interconnection structure 50b similar to that 50a located on the first cell Ci at the first end of the chain of cells can also be provided at the second end of the STR chain of cells Ci, C2, C3, C4, C5, Ce on the last cell Ce of the chain
  • An interconnection structure 5a, 5b, 5c, 5d, 5e of the type described above makes it possible, by virtue of the arrangement and repetition of its conductive folds, to adapt to different arrangements of cell chains and in particular to a chain configuration where, unlike the previous embodiment, the upper and lower edges of the cells are not all aligned with each other.
  • An arrangement of solar cells of the same chain whose edges are offset and not aligned with each other in order to be able to match a shape, for example a curve against which the chain is arranged, can be produced.
  • a chain STR' of cells Ci, C2, C3, C4, C5, Ce overlapping two by two is arranged such that in a direction parallel to the main axis of the chain (direction parallel to the y axis), the cells Ci, C2, C3, C4, C5, Ce are provided with respective lower edges I6I1, 16I2, 16I3, 16I4, 16I5, 161e, and upper edges 162i, 1622, 162s, 1624, 162s, 162e which are parallel to each other but are not aligned with each other.
  • Such an offset between respective upper and lower edges of successive cells Ci, C2, C3, C4, C5, C& can be implemented in order to adapt to a particular surface shape of a part or a zone Z on or against which one wishes to place the STR' chain of cells.
  • An alternative arrangement of the previously described embodiment provides an interconnection structure 5a that extends over a portion 173 of a first cell Ci along a given region of a lateral edge 164i of the first cell Ci and that protrudes from a lower edge 1622 of the second cell C2.
  • the interconnection structure further also extends over the second cell C2 along a given area of a lateral edge 163i of the second cell C2 that protrudes from an upper edge I6I1 of the first cell Ci.
  • Each interconnection structure 5a, 5b, 5c, 5d, 5e can thus be arranged over a distance greater than the length L (direction parallel to the x axis of the orthogonal reference frame [O; x; y; z]) and comprise at least one portion 171 which extends on the upper face of a cell C2 beyond the overlapping or overlapping zone between these two adjacent cells Ci and C2 and/or at least one portion 173 which extends on the lower face of another cell Ci beyond the overlapping or overlapping zone between these same two adjacent cells Ci and C2.
  • Such a device can be applied in particular to space, or integrated into an X-IPV type system, providing for the integration of solar modules on any type of surface, for example that of a building, or into a V-IPV type system providing for the integration of solar modules in rolling and/or flying objects or machines.
  • X-IPV type system providing for the integration of solar modules on any type of surface, for example that of a building
  • V-IPV type system providing for the integration of solar modules in rolling and/or flying objects or machines.

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  • Photovoltaic Devices (AREA)

Abstract

Structure d'interconnexion (5) pour ensemble de cellules solaires formée d'un élément conducteur oblong (11) et de bandes isolantes disposées de part et d'autre dudit élément conducteur oblong, une première bande isolante (20) comportant des premiers trous (21), une deuxième bande isolante (30) comportant des deuxièmes trous (31), l'élément conducteur oblong (11) étant pourvu d'une succession des plis conducteurs (12a, 12b), dont un ou plusieurs premiers plis conducteurs (12a) passant par respectivement par un ou plusieurs premiers trous (21) de la première bande isolante (20) et aptes à être connectés avec une première cellule solaire solaires et un ou plusieurs deuxième plis conducteurs passant respectivement par un par un ou plusieurs deuxièmes trous (31) de la deuxième bande isolante (30) et aptes à être connectés avec une piste conductrice ou avec une deuxième cellule solaire dudit ensemble de cellules solaires.

Description

STRUCTURE D'INTERCONNEXION SOUPLE EMBOSSEES POUR TECHNOLOGIE SOLAIRE DE TYPE SHINGLE
DESCRIPTION
DOMAINE TECHNIQUE
La présente demande concerne le domaine des structures d'interconnexion électrique pour ensemble de cellules photovoltaïques également appelées cellules solaires. Elle prévoit la réalisation d'une structure d'interconnexion améliorée ainsi que celle d'un ensemble, ou d'une chaîne, de cellules solaires dotées d'une telle structure d'interconnexion.
Un module solaire ou photovoltaïque conventionnel est typiquement formé d'un ou plusieurs ensembles de plusieurs cellules juxtaposées réparties en chaînes (communément appelés « strings » selon la terminologie anglo-saxonne). Une chaîne (ou « string ») de cellules comporte une succession de plusieurs cellules connectées électriquement entre elles et généralement alignées dans une première direction donnée. La connexion entre cellules d'une même chaîne peut être réalisée par l'intermédiaire de rubans ou de fils conducteurs qui s'étendent dans la première direction et viennent successivement en contact avec au moins une face supérieure ou inférieure de chaque cellule.
Pour améliorer la puissance surfacique d'un module photovoltaïque, il est connu de réaliser une densification de répartition des cellules en diminuant les espaces inter-cellules au sein d'une même chaîne de cellules, voire même en faisant se chevaucher entre elles les cellules d'une même chaîne.
Le document US2021202784 décrit par exemple une manière particulière d'assembler les cellules d'une chaîne de cellules dans laquelle les cellules se chevauchent entre elles selon un agencement de type « en bardeau » et communément appelé « shingle » ou, hormis les cellules d'extrémité d'une chaîne, chaque cellule chevauche une cellule voisine précédente et est chevauchée par une cellule voisine suivante de la succession de cellules formant la chaîne. Une structure de type appelé « pavage » (« paving » selon la terminologie anglo-saxonne), reprend un agencement similaire mais avec des rubans ou de fils conducteurs pour réaliser la connexion entre les cellules. Un autre type d'agencement prévoit, hormis pour les cellules d'extrémité d'une chaîne, que chaque cellule est soit chevauchée par ses cellules voisines précédente et suivante, soit chevauche ses cellules voisines précédente et suivante de la succession de cellules. Un tel agencement et assemblage des cellules présente l'avantage de ne pas avoir de zone morte entre cellules. Un tel agencement aboutit toutefois la plupart du temps à une structure mécanique rigide limitant la déformation dans le plan des cellules. Cela pose problème lorsque les cellules sont soumises à des contraintes mécaniques ou thermo-mécaniques.
Le document WO 2022/023659 émanant de la demanderesse prévoit une structure d'interconnexion et d'assemblage améliorée pour cellules solaires se chevauchant. La structure d'interconnexion proposée est dotée d'un ruban métallique situé entre les deux cellules à connecter avec des plots de connexion électrique alternativement en face avant et en face arrière du ruban métallique, les plots situés en face avant étant décalés par rapport aux plots disposés en face arrière. Un tel agencement permet de réaliser un découplage mécanique et de mieux relaxer des contraintes mécaniques ou thermomécaniques.
Il se pose le problème de trouver une nouvelle structure d'interconnexion pour ensemble de cellules solaires doté de cellule solaires adjacentes se chevauchant, et qui soit améliorée notamment en termes de découplage mécanique entre cellules adjacentes.
EXPOSÉ DE L'INVENTION
Un mode de réalisation de la présente invention concerne une structure d'interconnexion comprenant :
- un élément conducteur oblong,
- une première bande isolante qui s'étend contre ledit élément conducteur oblong et est dotée d'un ou plusieurs premiers trous successivement répartis le long de la première bande isolante, - une deuxième bande isolante qui s'étend contre ledit conducteur oblong est dotée d'un ou plusieurs deuxièmes trous successivement répartis le long de la deuxième bande isolante, l'élément conducteur oblong étant doté d'une ou plusieurs portions agencées entre la première bande isolante et la deuxième bande isolante, l'élément conducteur oblong comportant en outre une succession de plis conducteurs, un ou plusieurs premiers plis parmi lesdits plis conducteurs passant par respectivement par un ou plusieurs premiers trous de la première bande isolante et un ou plusieurs deuxième plis conducteurs parmi lesdits plis conducteurs passant par un ou plusieurs deuxièmes trous de la deuxième bande isolante.
Les premiers plis conducteurs peuvent être prévus pour être mis en contact avec une première cellule solaire d'un ensemble de cellules solaires tandis que les deuxièmes plis conducteurs peuvent être prévus pour être mis en contact avec une deuxième cellule solaire dudit ensemble de cellules solaires ou avec une piste conductrice.
Une telle structure d'interconnexion s'adapte tout particulièrement à l'interconnexion de cellules solaires adjacentes d'une chaîne de cellules se chevauchant partiellement.
Les plis conducteurs d'une telle structure d'interconnexion induisent un effet ressort qui confère à un assemblage de cellules entre lesquelles elle est interposée, une souplesse mécanique accrue dans un plan orthogonal aux cellules et rend l'ensemble de cellules moins sensible à d'éventuelles contraintes thermomécaniques.
La structure d'interconnexion peut éventuellement s'adapter à une prise de contact dite « sèche », c'est à dire sans utiliser de brasure ou de colle intermédiaire pour la lier à une cellule solaire.
Avantageusement, l'élément conducteur oblong est doté, de part et d'autre d'au moins une desdites portions : d'un premier pli conducteur s'étendant à travers un premier trou et d'au moins un deuxième pli conducteur s'étendant à travers un deuxième trou.
Avantageusement, le ou les premier pli(s) s'étend(ent) au-delà d'une face externe de la première bande isolante. Avantageusement, le ou les deuxième pli(s) s'étend(ent) au-delà de la d'une face externe de la deuxième bande isolante.
Selon une possibilité de mise en œuvre de la structure, le premier trou et le premier pli passant à travers le premier trou sont agencés en regard d'une zone de la deuxième bande isolante tandis que le deuxième trou et le deuxième pli passant à travers le deuxième trou sont agencés en regard d'une zone de la première bande isolante.
Avec une telle configuration, on évite une connexion verticale directe entre une zone de la première cellule située et une autre zone de la deuxième cellule situées à l'aplomb l'une de l'autre.
Cela donne de la souplesse mécanique à l'assemblage, entre la reprise de contact supérieure et inférieure.
La présence d'une force de rappel permanente sur le point de contact électrique autrement dit un effet ressort au niveau de l'interconnexion permet de garantir un placage permanent de l'élément conducteur sur le plot de contact, et ainsi éviter l'apparition d'éventuel arc électrique.
Selon une possibilité, les premiers plis conducteurs peuvent avoir une répartition périodique le long dudit élément conducteur oblong.
De même, les deuxième plis conducteurs peuvent avoir une répartition périodique le long dudit élément conducteur oblong. Une telle répartition des plis permet d'obtenir une répartition équilibrée des contraintes lorsque la structure d'interconnexion est interposée ou agencées entre deux éléments, en particulier entre deux cellules solaires.
Selon une possibilité de mise en œuvre, les portions de l'élément conducteur oblong agencées entre la première bande isolante et la deuxième bande isolante s'étendent parallèlement à un premier axe parallèlement auquel les bandes isolantes s'étendent également.
De telle portions dites planes et éventuellement aplaties participent à un maintien mécanique vertical amélioré de l'élément conducteur. Des zones des bandes isolantes situées sur chaque face de ces portions planes et formant une double isolation sur ces partions planes peuvent également participer au maintien mécanique vertical de la structure. Selon un mode de réalisation avantageux, le ou les premiers trous et le ou les deuxièmes trous peuvent être dotés d'un contour arrondi ou formé de portions courbes. Une telle configuration de trou permet de limiter les risques de déchirures des bandes isolantes.
Selon un autre aspect, la présente invention prévoit un ensemble de cellules solaires typiquement agencées selon au moins une chaîne de cellules et comprenant :
- au moins une première cellule solaire,
- au moins une deuxième cellule solaire,
- au moins une structure d'interconnexion telle que définie précédemment et dont les premiers plis conducteurs sont en contact avec une région de la première cellule tandis que les deuxièmes plis conducteurs sont en contact avec une zone de la deuxième cellule en regard avec ladite région de ladite première cellule.
Cet ensemble de cellules peut avoir un dispositif en pavage ou en tuilage (« shingle ») et comporter une succession de cellules se chevauchant partiellement.
Selon un autre aspect, la présente invention prévoit un ensemble de cellules solaires comprenant :
- une première cellule solaire,
- une deuxième cellule solaire,
- une structure d'interconnexion telle que définie précédemment dont les premiers plis sont en contact avec une région de la première cellule dudit ensemble et dont les deuxièmes plis sont en contact avec une piste conductrice, typiquement une piste conductrice d'extrémité située à une extrémité d'une chaîne de cellules.
Selon une possibilité d'agencement, le ou les premiers plis conducteurs peuvent être disposés dans un même premier plan, en particulier un plan orthogonal à la première bande isolante et à la deuxième bande isolante, tandis que le ou les deuxièmes pli conducteurs s'étendant dans un deuxième plan réalisant un angle non-nul avec le premier plan et en particulier de 90° avec le premier plan. Une telle configuration avec des premiers plis ayant une orientation différente des deuxièmes plis s'adapte tout particulièrement à une interconnexion d'éléments qui ne sont pas disposés l'un au-dessus de l'autre, mais sont juxtaposés, par exemple pour interconnecter une face d'une cellule solaire avec une piste conductrice juxtaposée ou disposée à côté de cette cellule.
Selon une possibilité de mis en œuvre, la première bande isolante peut être rattachée à une feuille isolante transparente au rayonnement solaire et recouvrant une face de la première cellule solaire. Avantageusement, la deuxième bande isolante peut être également rattachée à une feuille isolante transparente au rayonnement solaire et recouvrant une face de la deuxième cellule solaire.
Cette feuille isolante peut être avantageusement détachable de la bande isolante à laquelle est reliée. Pour faciliter ce détachement, une ligne de découpe typiquement sous forme d'une succession de jours entre bande isolante et feuille isolante peut être avantageusement prévue.
Selon un autre aspect, la présente demande concerne un ensemble de cellules solaires dans lequel la première cellule et la deuxième cellule comportent chacune un bord inférieur et un bord supérieur ainsi que deux bords latéraux opposés situés entre le bord inférieur et le bord supérieur, les bords latéraux étant agencés de préférence parallèlement audit premier axe, la structure d'interconnexion étant agencée le long d'un bord latéral de la première cellule et d'un bord latéral de la deuxième cellule, lesdites première et deuxième cellules étant décalées l'une par rapport à l'autre de sorte qu'un bord supérieur de la première cellule est désaligné par rapport à un bord supérieur de la deuxième cellule et qu'un bord inférieur de la première cellule est désaligné par rapport à un bord inférieur de la deuxième cellule.
Une structure d'interconnexion telle que définie plus haut s'adapte ainsi notamment à des chaînes de cellules qui ne sont pas droites.
Selon un mode de réalisation particulier dans lequel la première cellule et la deuxième cellule sont agencées de sorte qu'un bord latéral de la première cellule chevauche partiellement un bord latéral de la deuxième cellule et que le décalage de la première cellule solaire par rapport à la deuxième cellule solaire est tel qu'une région donnée dudit bord latéral de ladite première cellule dépasse d'un bord supérieur ou inférieur de ladite deuxième cellule, la structure d'interconnexion peut s'étendre en outre sur ladite première cellule le long de ladite région donnée. On peut ainsi étendre la structure d'interconnexion sur la première cellule au-delà de la zone de chevauchement entre la première cellule et la deuxième cellule afin d'améliorer la collecte de charge sur la première cellule. Un agencement correspondant peut être mis en œuvre le long d'un bord latérale de la deuxième cellule dépassant par rapport à un bord supérieur ou inférieur de la première cellule.
Selon un autre aspect, la présente invention concerne un procédé de fabrication d'une structure d'interconnexion telle que définie précédemment.
En particulier, un mode de réalisation du procédé comprend des étapes consistant à :
- prévoir un élément conducteur oblong qui s'étend principalement selon un premier axe et former une succession de plis par rapport audit premier axe le long de cet élément conducteur oblong,
- assembler l'élément conducteur oblong avec une première bande isolante ajourée et un deuxième bande isolante ajourée, l'assemblage étant effectué de sorte à faire passer un ou plusieurs premiers plis de ladite succession dans un ou plusieurs premiers trous de la première bande isolante, et un ou plusieurs deuxième plis de ladite succession passant respectivement par un ou plusieurs deuxièmes trous de la deuxième bande isolante.
Avantageusement, la formation des plis est effectuée par embossage.
Un mode de réalisation particulier de l'embossage comprend le passage de l'élément conducteur entre deux roues dentelées mises en rotation.
Selon une possibilité de mise en œuvre, le procédé peut comprendre au moins une étape de perforation de la première bande isolante et/ou de la deuxième zone isolante.
La réalisation de trous dans cette ou ces bandes isolantes peut être avantageusement être mise en œuvre à l'aide d'un laser.
Selon une possibilité de mise en œuvre, l'assemblage de la première bande isolante et de la deuxième bande isolante sur l'élément conducteur oblong peut comprendre une étape de chauffage pour solidariser entre elles la première bande isolante et la deuxième bande isolante. Selon un autre aspect, la présente invention concerne un procédé de fabrication d'un dispositif photovoltaïque comprenant un ensemble tel que défini plus haut de cellules solaires. Un tel procédé de fabrication peut comprendre des étapes consistant à :
- disposer la première bande isolante contre des zones de la première cellule solaire,
- effectuer un chauffage des bandes isolantes de sorte à faire adhérer la première bande isolante sur lesdites zones de la première cellule solaire.
BRÈVE DESCRIPTION DES DESSINS
La présente invention sera mieux comprise sur la base de la description qui va suivre et des dessins en annexe sur lesquels :
La figure 1 illustre un exemple de structure d'interconnexion dotée de plis conducteurs successifs adaptées pour l'interconnexion d'éléments, en particulier de cellules solaires adjacentes se chevauchant dans une chaîne de cellules solaires.
Les figures 2A, 2B, 2C, 2D et 2E illustrent différents exemples de profils de plis conducteurs dans une structure d'interconnexion telle que mise en œuvre suivant l'invention.
La figure 3 illustre un exemple de méthode d'assemblage d'éléments constitutifs d'une structure d'interconnexion pour cellules solaire.
La figure 4 illustre une forme particulière de contour de trou pratiqué dans une bande isolante appartenant à une structure d'interconnexion mise en œuvre suivant un mode de réalisation de la présente invention.
Les figures 5A et 5B illustrent un agencement de cellules solaires se chevauchant latéralement et connectées l'une à l'autre par le biais d'une structure d'interconnexion à plis conducteurs et telle que mise en œuvre suivant un mode de réalisation de la présente invention.
La figure 6 illustre une variante de réalisation dans lequel les bandes isolantes de la structure d'interconnexion sont rattachées à des feuilles isolantes et transparentes destinées à recouvrir les cellules solaires. La figure 7 illustre un agencement à plusieurs chaînes de cellules, une première chaîne de cellules étant pourvue d'au moins une structure d'interconnexion de cellules connectée à une autre structure d'interconnexion de cellules d'une deuxième chaîne de cellules.
La figure 8 illustre un agencement dans lequel la structure d'interconnexion à plis conducteurs permet de connecter une cellule solaire à une piste métallique située en particulier à une extrémité d'une chaîne de cellules.
Les figures 9 et 10 illustrent un agencement dans lequel la structure d'interconnexion est doté de plis conducteurs s'étendant parallèlement à un premier plan, en particulier vertical et d'autres plis conducteurs s'étendant parallèlement à un deuxième plan, en particulier horizontal.
Les figures 11 et 12 illustrent une étape de pliage pour l'obtention de plis conducteurs à 90° d'autre plis conducteurs dans une structure d'interconnexion suivant un mode de réalisation de la présente invention.
La figure 13 illustre un exemple de réalisation particulier de structure d'interconnexion.
La figure 14 illustre un exemple d'agencement d'interconnexions suivant l'invention dans une chaîne de cellules solaires.
La figure 15 illustre une variante d'agencement de structure d'interconnexion suivant l'invention dans une chaîne de cellules solaires.
La figure 16 illustre un agencement particulier d'une chaîne de cellules solaires à bords latéraux désalignés.
La figure 17 illustre un agencement particulier de structures d'interconnexion suivant l'invention intégrées à une chaîne de cellules solaires à bords latéraux désalignés.
La figure 18 illustre un exemple de configuration et de dimensionnement particuliers d'une structure d'interconnexion telle que mise en œuvre suivant un mode de réalisation de la présente invention.
Des parties identiques, similaires ou équivalentes des différentes figures portent les mêmes références numériques de façon à faciliter le passage d'une figure à l'autre.
Les différentes parties représentées sur les figures ne le sont pas nécessairement selon une échelle uniforme, pour rendre les figures plus lisibles. EXPOSÉ DÉTAILLÉ DE MODES DE RÉALISATION PARTICULIERS
On se réfère à présent à la figure 1 donnant une vue de profil d'un exemple de structure 5 d'interconnexion pour ensemble de cellules solaires (non représentées sur cette figure). La structure 5 peut être en particulier destinée à être interposée entre des cellules solaires voisines ou adjacentes d'une chaîne de cellules solaires et permettre de réaliser une connexion électrique entre ces cellules solaires voisines ou adjacentes.
Cette structure 5 d'interconnexion est formée d'au moins un élément conducteur 11 oblong qui peut être est sous forme d'au moins un fil conducteur ou d'au moins une bande conductrice, ou d'un ruban conducteur, qui peut être avantageusement de forme plate et allongée et qui s'étend principalement selon un premier axe XI.
L'élément conducteur 11 oblong est typiquement à base d'un ou plusieurs matériau(x) métallique(s) tels que par exemple du cuivre, de l'argent, de l'aluminium, ou un matériau à base de fer, éventuellement l'acier. Avantageusement, l'élément conducteur 11 oblong peut être formé de plusieurs matériaux métalliques répartis selon un agencement cœur-coquille. L'élément conducteur 11 peut être éventuellement revêtu d'une fine couche métallique de protection contre l'oxydation et être formé par exemple de cuivre étamé.
L'élément conducteur 11 oblong comporte ici des portions 12c dites « planes » qui s'étendent sensiblement parallèlement ou parallèlement au premier axe XI et une succession de tronçons conducteurs qui réalisent des détours appelées « plis 12a, 12b » conducteurs par rapport au premier axe XI. Chaque pli 12a, 12b conducteur comporte une zone destinée à venir en contact avec une cellule solaire ou une piste conductrice.
Les plis 12a, 12b conducteurs sont formés ici de portions d'épaisseur sensiblement égale à celle desdites portions planes 12c.
La structure comporte en particulier un ou plusieurs premiers plis conducteurs 12a également appelés plis « supérieurs » sur une première face 7A ou d'un premier côté de la structure 5 d'interconnexion et un ou plusieurs deuxièmes premiers plis conducteurs 12b également appelés plis « inférieurs » sur une deuxième face 7B opposée à la première face 7A ou d'un deuxième côté opposé au premier côté de la structure 5 d'interconnexion.
Les plis 12a, 12b sont, dans cet exemple de réalisation particulier, sous forme d'ondulations ou de portions courbes de part et d'autre du premier axe XI et sont destinés, pour les premiers plis 12a à être mis en connexion ou en contact avec des zones conductrices d'une première cellule solaire et pour les deuxièmes plis 12b opposés aux premiers plis 12b, à être mis en en connexion ou en contact avec des zones conductrices d'une deuxième cellule solaire venant partiellement en regard de la première cellule solaire afin qu'un contact électrique soit opéré. Un contact direct des plis 12a, 12b sur les cellules solaires, c'est à-dire sans brasure ou sans colle intermédiaire peut être éventuellement mis en œuvre.
Les plis conducteurs 12a, 12b permettent de conférer une souplesse à la structure 5 dans une direction orthogonale au premier axe XI et au plan principal de cellules solaires entre lesquelles la structure d'interconnexion est amenée à être intercalée.
L'alternance de plis « supérieurs » 12a et « inférieurs » 12b améliore cet effet ressort.
Pour permettre une répartition équilibrée des contraintes et des résistances de contact, on privilégie une répartition périodique des plis conducteurs 12a, 12b de part et d'autre de la structure 5 d'interconnexion.
On évite ici de préférence une connexion directe selon un chemin vertical des cellules entre elles par la structure 5 d'interconnexion, en prévoyant de revêtir certaines zones de l'élément conducteur 11 oblong de matériau isolant.
Ainsi, dans l'exemple de réalisation particulier de la figure 1, d'un côté ou au niveau de la première face 7A, l'élément conducteur 11 oblong est revêtu sur certaines portions, en particulier sur ses portions planes 12c, d'une première bande isolante 20 s'étendant parallèlement au premier axe XI. La première bande isolante 20 est pourvue d'un ou plusieurs trous 21 successivement répartis le long de la première bande isolante 20, à travers chacun desquels passe un premier pli conducteur 12a qui dépasse au niveau de la première face 7A de la structure 5. D'un autre côté ou au niveau de la deuxième face 7B, l'élément conducteur 11 oblong, est revêtu sur certaines portions, en particulier sur ses portions planes 12c, d'une deuxième bande isolante 30 s'étendant parallèlement à la première direction XI. L'élément conducteur 11 est ainsi interposé ou pris en sandwich au niveau de ses portions planes 12c entre la première bande isolante 20 et la deuxième bande isolante 30. De telles zones facilitent un maintien en position de cellules solaires destinées à être disposées respectivement sur et sous la structure 5 d'interconnexion.
La deuxième bande isolante 30 est également dotée d'un ou plusieurs trous 31 successivement répartis le long de la deuxième bande isolante 30 et à travers chacun desquels passent un deuxième pli conducteur 12b ou pli conducteur supérieur 12b qui dépasse au niveau de la deuxième face 7B de la structure 5.
Avantageusement, comme dans le cas particulier de la figure 1, les sommets 13 des plis conducteurs 12a, 12b dépassent des trous 21, 31 et s'étendent au- delà des faces externes 23, 33 des bandes isolantes 20, 30.
Les bandes isolantes 20, 30 sont en un matériau isolant présentant une transparence dans le spectre dédié aux cellules solaire silicium, autrement dit pour une longueur d'onde typiquement comprise entre 400 nm et 1200 nm. Ce matériau isolant peut être à base de polymère, en particulier un polyimide tel que par exemple du Kapton™ ou du PET (poly(téréphtalate d'éthylène), ou un multi-couches PE/PET. La première bande isolante 20 et la deuxième bande isolante 30 peuvent être avantageusement revêtues ou dotées d'au moins une face adhésive et en particulier d'une face externe 23, 33 adhésive pour permettre de faciliter l'assemblage avec les cellules solaires. L'adhésif est prévu pour permettre un maintien mécanique et la manipulation.
Les plis conducteurs 12a, 12b sont, dans cet exemple de réalisation particulier, répartis le long du premier axe XI, alternativement sur la première face 10A et sur la deuxième face 10B, avec, de préférence, un décalage prévu d'un pli conducteur 12a à l'autre 12b le long de ce premier axe XI. L'ensemble du ou des premiers plis conducteurs 12a formés sur la première face 7A est ainsi ici décalé de l'ensemble du ou des plis conducteurs 12b situés sur la deuxième face 7B. Dans la succession de plis conducteurs 12a, 12b, le long de l'axe XI chaque premier pli conducteur 12a est décalé d'un pli conducteur 12b suivant opposé et situé sur une face opposée. Les plis 12a et 12b opposés sont ici séparés deux à deux par une portion plane 12c de l'élément conducteur 11.
Un positionnement alterné des trous 21, 31 le long du premier axe est ici également mis en œuvre. Ainsi, les trous 21 de la première bande isolante 20 sont ici également avantageusement décalés de l'ensemble des trous 31 de la deuxième bande isolante 30 situés sur la deuxième face 7B, de sorte qu'un trou 21 de la première bande isolante 20 est disposé en regard d'une portion non-ajourée de la deuxième bande isolante 30. De même, un trou 31 de la deuxième bande isolante 30 est disposé en regard d'une portion non-ajourée de la première bande isolante 20.
Ainsi un pli conducteur 12a situé sur la première face 7A de la structure 5 et destiné à être mis en en contact avec une première cellule est disposé en regard d'une portion isolante 30a de la deuxième bande isolante 30. De même, un pli conducteur 12b situé sur la deuxième face 7B de la structure 5 et destiné à être mis en en contact avec une deuxième cellule est disposé en regard d'au moins une portion isolante 20a de la première bande isolante 20. Cet agencement implique que la connexion électrique entre les deux cellules n'est pas établie selon un chemin de conduction vertical (axe parallèle au vecteur z du repère orthogonal [0 ;x ;y ;z]), mais selon un chemin changeant plusieurs fois de direction.
Comme illustré sur les figures 2A, 2B, 2C, 2D, 2E, différentes formes peuvent être prévues pour les plis conducteurs 12a, 12b d'une structure d'interconnexion du type de celle décrite précédemment.
Ainsi, dans l'exemple de réalisation de la figure 2A, le pli conducteur est muni d'un profil 201 courbe. Une forme de pli formé de plusieurs tronçons réalisant un ou plusieurs angles peut être également prévue. Ainsi sur la figure 2B, un pli de forme trapézoïdal avec un tronçon 202a réalisant un angle non-nul avec le premier axe XI, suivie d'un tronçon 202b sensiblement parallèle au premier axe XI lui-même suivi d'un tronçon 202c réalisant un angle non-nul avec le premier axe XI. Un tel profil de pli permet de réaliser un contact surfacique plutôt que ponctuel sur une cellule solaire ou une piste conductrice. Dans l'exemple de réalisation, particulier de la figure 2C, le profil du pli est de forme triangulaire ou de pic et comporte un tronçon 204a réalisant un angle non- nul avec le premier axe XI, suivie d'un tronçon 204b réalisant un angle avec le tronçon 204a. Comme dans l'exemple de réalisation particulier des figures 2D et 2E des plis conducteurs dont les profils respectifs sont formés d'une succession d'ondulations 206 peuvent être également mis en œuvre.
De tels plis conducteurs et profils de plis peuvent être obtenus par exemple par emboutissage ou embossage de zones d'un fil ou d'un ruban conducteur.
Certains paramètres ou grandeurs géométriques peuvent être adaptés pour améliorer les propriétés de la structure d'interconnexion.
Ainsi, dans l'exemple de réalisation particulier illustré sur la figure 18, on prévoit avantageusement l'épaisseur ei du ruban conducteur 11 inférieur à l'épaisseur e2 des bandes isolantes 20, 30. Cela permet d'avoir un retour élastique plus prononcé sur le plot pour la reprise de contact. L'épaisseur ei peut être comprise entre 10 et 200pm, par exemple de l'ordre de 50 pm.
Dans l'exemple de réalisation particulier illustré sur la figure 18, on prévoit des plis conducteurs 12a, 12b répartis selon un agencement périodique avec un pas A de répartition des éléments conducteurs 12b et un diamètre ou une dimension maximale D des trous 21, 31. De préférence on choisit D < A/2 de sore à garantir une zone de recouvrement des deux bandes isolantes 20, 30 et ainsi assurer un meilleur maintien mécanique vertical de l'élément conducteur oblong 11 lors de sa mise en contact entre deux cellules à interconnecter.
Le pas A de répartition des plis et le nombre de plis conducteurs prévus dépend notamment du format des cellules. Par exemple, dans le cas particulier de cellules solaires de format M12, on peut envisager un nombre de plis conducteurs compris entre 10 et 20 avec un pas A de répartition par exemple entre 10 et 20 mm.
Dans l'exemple de réalisation particulier illustré, les plis conducteurs 12a, 12b dépassent des trous 21, 31 d'une longueur de dépassement d non-nulle mesurée par rapport à la surface externe 23, 33 des bandes isolantes 20, 30, ce qui permet d'améliorer le contact et la connexion avec les cellules. L'effet ressort sur les contacts des cellules qui garantira la connexion électrique peut dépendre notamment de cette longueur de dépassement d.
On prévoit de préférence une longueur de dépassement minimale dmin afin de maximiser l'effet ressort de la structure.
Un exemple de méthode de calcul de cette longueur de dépassement minimale dmin va être donné pour un élément conducteur 11 sous forme d'un ruban plat de cuivre de 1mm de largeur W (dimension mesurée orthogonalement au plan de la figure) et de 50 pm d'épaisseur ei.
Le calcul mis en œuvre revient ici à déterminer la flèche sur une poutre encastrée pour prédire à partir de laquelle le matériau atteint sa limite élastique.
Dans le cas, on considère une poutre simple de section rectangulaire d'épaisseur et de largeur correspondant à celle du ruban, par exemple respectivement de 50pm et de 1mm. Le système pour l'exemple est considéré avec une poutre « encastrée - libre » de 5mm de long.
On calcule I, le moment quadratique de la section : I = W(ei)3/12, soit 1=1.04*10-5 mm4
Soit P le poids exercé sur l'élément conducteur 11 ruban à déterminer pour atteindre la limite élastique (sigma bend max) de 50Mpa pour le cuivre.
Dans ce cas : abend, max= (Mxc)/I avec c la distance perpendiculaire entre Taxe neutre et le point le plus éloigné de la section, M = LxP, L la longueur d'élément conducteur oblong considéré.
Avec M = L.P, c'est la distance maximale à l'axe neutre, soit 25pm, et I le moment quadratique de la section, calculé précédemment.
On extrait P :
P= 4.16x10-3 N pour le cuivre
Pour un élément conducteur 11 en acier de mêmes dimensions on a P = 0.025 N.
On considère par exemple la masse m d'une cellule solaire de Silicium de densité 2.33 et de format M12, on a alors m de l'ordre de 13g. A partir du poids correspondant, on en déduit la valeur de la flèche f que cette force P engendrera au bout d'une poutre de longueur L et de module de Young E : avec f= (PL3)/3EI.
Cela donne f = 180 pm pour une poutre en cuivre et f= 455 pm pour une poutre acier.
Pour bénéficier pleinement de l'effet ressort dans le cas décrit dans l'exemple, on prend d >= dmin avec dmin de l'ordre de 180 pm pour un élément conducteur en cuivre/argent, et de l'ordre de 455 pm pour un élément conducteur en acier.
On peut prévoir une longueur de dépassement minimale dmax par exemple de l'ordre de 10mm.
Un exemple de méthode de fabrication d'une structure d'interconnexion du type de celle décrite précédemment est illustré sur la figure 3.
On prévoit tout d'abord un élément conducteur oblong 11 sous forme d'un fil ou d'un ruban conducteur.
L'élément conducteur 11 est dans cet exemple déplacé par le biais d'une structure 302 de convoyage qui peut être formée de rouleaux tournants et entre lesquels l'élément conducteur 11 peut être inséré pour être amené à un dispositif 310 d'embossage. La structure 302 de convoyage peut être dotée d'éléments de type rouleau à rouleau (« roll to roll » selon la terminologie anglosaxonne).
Dans l'exemple de réalisation particulier, le dispositif 310 d'embossage est muni de deux roues dentelées 312, 313 mises en rotation et entre lesquelles l'élément conducteur oblong 11 est inséré et déplacé. Les dent 316 des roues 312, 313 tournantes permettent d'emboutir l'élément conducteur 11 afin de former les plis conducteurs 12a, 12b. Ces dents 316, dont la forme conditionne celle des plis, sont de préférence régulièrement réparties de sorte à former une succession périodique de plis conducteurs. L'emboutissage de l'élément conducteur 11 peut être mis en œuvre de manière à aplatir et former ou conserver certaines zones planes. De telles zones participent au maintien en position stable de la structure d'interconnexion lorsqu'elle est interposée entre deux éléments. Une première bande isolante 20 et une deuxième bande isolante 30 chacune munie d'une succession de trous 21, 31 sont ensuite disposées de part et d'autre de l'élément conducteur 11. La fabrication de la structure 5 d'interconnexion peut comprendre une étape préalable de perforation de ces bandes isolantes 20, 30, par exemple à l'aide d'un laser, afin de réaliser la succession de trous 21, 31 le long de ces bandes 20, 30 et dans lesquels les plis conducteurs de l'élément conducteur vont venir être insérés.
Les bandes isolantes 20, 30 sont ensuite amenées contre l'élément conducteur 11 oblong, de manière à disposer les pli conducteurs supérieurs 12a de l'élément conducteur 11 respectivement dans les trous 21 de la première bande isolante 20 et les pli conducteurs inférieurs 12b de l'élément conducteur 11 dans les trous 31 de la deuxième bande isolante 30 et former ainsi la superposition de la première bande isolante, de l'élément conducteur oblong et de la deuxième bande isolante ajourée.
Pour mieux fixer les bandes isolantes 20, 30 sur l'élément conducteur 11, et éventuellement solidariser entre elles les bandes isolantes 20, 30 un dispositif de chauffage 320, par exemple sous forme d'éléments chauffants 325A, 325B latéraux entre lesquels l'assemblage de l'élément conducteur 11 et des bandes 21, 31 est amené peut être prévu. Par exemple, un chauffage est réalisé à une température comprise par exemple entre 60°C et 150°C, typiquement entre 90°C et 135 °C lorsque les bandes 20, 30 isolantes sont constituées se base PET.
De manière optionnelle, après avoir réalisé cette étape de thermoscellage, et afin de lui faire conserver son élasticité, la structure 5 d'interconnexion peut être mise sous forme de bobine par exemple au moyen d'un enrouleur 330.
Afin de limiter les risques de déchirures de l'un ou l'autre des bandes isolantes 20, 30 lors de leur fixation sur l'élément conducteur 11 voire une fois la structure 5 d'interconnexion réalisée, on peut avantageusement prévoir les trous des bandes isolantes 20, 30 avec un contour arrondi. Ainsi, dans l'exemple de réalisation particulier illustré sur la figure 4, un trou réalisé dans la première bande isolante 20 est doté d'un contour 42 d'allure rectangulaire mais comportant à la place des angles de coins, des portions 43 présentant un rayon de courbure. Si l'on considère lo comme la largeur de l'ouverture, le rayon de courbure aux quatre coins est de préférence inférieur à lo/2.
Une structure 5 d'interconnexion selon l'un ou l'autre des exemples décrits précédemment s'adapte tout particulièrement à un assemblage et une connexion de cellules solaires en tuilage (« shingle ») ou en pavage comme sur la figure 5A et dans lequel des cellules solaires Ci, C2 se chevauchent partiellement afin notamment de réaliser un montage compact. Par chevaucher partiellement, on entend ici que l'une déborde partiellement au-dessus de l'autre, la structure 5 d'interconnexion étant disposée entre les cellules Ci, C2 dans une zone dite « de chevauchement » entre cellules Ci, C2 où les cellules sont disposées en regard l'une de l'autre.
Une vue éclatée en perspective d'un tel agencement est donnée sur la figure 5B. Les cellules solaires Ci, C2 sont ici formées à partir d'un substrat semi-conducteur, qui peut être poly- ou monocristallin et en particulier à base de silicium polycristallin ou monocristallin. Chacune des cellules Ci, C2 est pourvue d'au moins une face 2A dite « face avant », réceptrice de lumière et qui est destinée à être exposée au rayonnement solaire, et d'une face 2B appelée « face arrière », opposée à la face avant 2A. La face arrière 2B peut être éventuellement également destinée à être exposée et convertir le rayonnement solaire en porteurs de charges. Dans ce cas particulier, la cellule solaire est dite «°bifaciale ».
Au moins une première cellule solaire Ci, de cet assemblage est prévue avec des contacts répartis sur la face arrière 2B, dont un ou plusieurs contacts (non visibles) avec respectivement une ou plusieurs zones dopées de type N (autrement dit ayant un dopage produisant un excès d'électrons) et un ou plusieurs contacts (non représentés sur cette figure) avec respectivement une ou plusieurs zones dopées de type P (autrement dit selon un dopage consistant à produire un déficit d'électrons), la ou les zones de type N associé(es) à la ou les zones de type P formant au moins une jonction.
Une zone périphérique 4 située sur la face arrière 2B de la première cellule Cl est disposée en regard d'une zone périphérique 4' de la face avant 2A d'une deuxième cellule C2. Dans cet exemple de réalisation, où l'élément conducteur 11 oblong est avantageusement sous forme d'un ruban 110 conducteur plat ou d'une bande conductrice plate, on facilite le maintien en position des cellules Ci, C2 et on évite le déplacement de l'une par rapport à l'autre.
Des parties latérales 25, 35 des bandes isolantes adhèrent aux cellules Ci, C2 supérieure et inférieure pour réaliser autour des plis conducteurs 12a, 12b en contact avec les cellules Cl, C2, des cavités d'encapsulation. Les plis conducteurs 12a, 12b sont de préférence libres de mouvement dans ces cavités pour permettent à l'élément conducteur 11 électrique d'exercer un effet ressort.
Pour réaliser un assemblage de la structure d'interconnexion 5 avec les cellules Cl, C2 on peut disposer la deuxième cellule C2 en ligne sur une machine fabrication de chaînes de cellules communément appelé « stringer », en particulier de type communément. On positionne la bande isolante 30, l'élément conducteur oblong, l'autre bande isolante 20, et on dispose la première cellule Ci sur l'ensemble. On réalise alors un chauffage en particulier des bandes isolantes. Les bandes isolantes 20, 30 peuvent être issues par exemple de rouleaux déroulant dans une direction perpendiculaire au sens de la chaîne de cellules. L'apport thermique peut être considéré comme une mise à température de l'interface entre les deux matériaux, en 60°C et 150°C, typiquement entre 90°C et 135°C au niveau des bandes isolantes 20, 30 peut permettre de réaliser une adhésion partielle de ces bandes isolantes 20, 30 sur les cellules Ci, C2. En variante, les bandes isolantes 20, 30 sont revêtues d'un adhésif ou sont dotées de propriétés adhésives pour réaliser une accroche de la structure d'interconnexion sur les cellules Ci, C2.
Selon une autre possibilité de réalisation, avec un dispositif de retrait et placement (« pick and place » selon la terminologie anglosaxonne) on positionne la deuxième cellule C2, la structure d'interconnexion 50 déjà munie de ses bandes isolantes 20, 30 sur cette dernière, puis on positionne la première cellule Ci sur la structure d'interconnexion. On réalise ensuite éventuellement un chauffage des bandes isolantes pour faire adhérer la structure d'interconnexion aux cellules et/ou parfaire l'adhésion de ces bandes isolantes aux cellules. Une variante de réalisation de l'ensemble précédemment décrit et illustré sur la figure 6, prévoit des bandes isolantes 20, 30 pour la structure 5 d'interconnexion rattachées respectivement à une feuille isolante 65 transparente au rayonnement solaire et à une autre feuille isolante 66 transparente au rayonnement solaire. Ces feuilles isolantes 65, 66 recouvrent respectivement une face, ici la face arrière 2B de la première cellule solaire Cl et une face, ici la face avant 2A, de la deuxième cellule solaire C2. Les feuilles isolantes 65, 66 peuvent être formées à base d'un matériau semblable et éventuellement identique à celui des bandes isolantes 20, 30.
De telles feuilles isolantes 65, 66 permettent de réaliser une protection des cellules Ci, C2 vis-à-vis de l'environnement extérieur et en particulier à l'air et l'humidité. Elles permettent également de réaliser une protection mécanique pour le stockage et la manipulation des cellules Ci, C2 avant ou après qu'elles ne soient assemblées en chaîne (communément appelé « string ») de cellules. Elles peuvent également contribuer à la mise en œuvre d'un découplage thermique entre les cellules Ci, C2.
Avantageusement, l'ensemble bande isolante 21 (resp. 31) - feuille isolante 65 (resp. 66) recouvre la face de la cellule sur laquelle il est disposé et peut dépasser de la cellule au-delà de cette face.
Dans l'exemple de réalisation particulier illustré, une succession discontinue 67, 77 de jours est prévue entre chaque feuille 65, 66 et sa bande isolante 20, 30 pour former une ligne dite de découpe afin de permettre un éventuel détachement ultérieur entre la bande isolante 20, 30 et la feuille 55, 65 à laquelle cette bande est reliée.
Une structure 5 d'interconnexion telle que décrite précédemment peut être utilisée dans un dispositif doté de plusieurs chaînes de cellules solaires connectées entre elles. Dans l'exemple de réalisation particulier donné sur la figure 7, une première structure d'interconnexion 5i est interposée entre des cellules Ci, C2 d'une première chaîne STI de cellules Ci, C2, se chevauchant selon un agencement en pavage (shingle). Cette première structure d'interconnexion 5i est connectée à une deuxième structure d'interconnexion 52 semblable et qui est disposée et alignée sur le même axe XI.
La deuxième structure 52 d'interconnexion est prévue quant à elle pour être interposée entre des cellules Cn, C12 d'une deuxième chaîne ST2 de cellules Ci, C2. Pour permettre le passage de courant dans un seul sens de la première chaîne STI vers la deuxième chaîne ST2 de cellules et empêcher qu'un courant ne circule de la deuxième chaîne ST2 vers la première chaîne STI, un composant électronique par exemple tel qu'une diode 79 ou un transistor peut être prévu entre les éléments conducteurs 11 des deux structures d'interconnexion 5i, 52. Une diode de by-pass entre les chaînes a typiquement un rôle de protection en cas d'ombrage.
Dans l'exemple de réalisation illustré sur la figure 7, les structures 5i, 52 d'interconnexion peuvent être avantageusement débordantes vers une chaîne de cellules adjacentes et plus longue que la largeur WST d'une chaîne.
Outre l'interconnexion et l'assemblage de deux cellules solaires, une structure 5 d'interconnexion selon l'un ou l'autre des exemples décrits précédemment peut s'adapter aussi bien dans un module solaire ou bien une chaîne de cellules solaires à la mise en connexion d'une cellule solaire et d'une piste conductrice.
Ainsi, dans l'exemple de réalisation de la figure 8 (donnant une vue en perspective éclatée), l'élément conducteur 11 oblong comporte des plis conducteurs 12a destinés à être mis en contact avec une cellule solaire Ci, et des plis conducteurs 12b destinés à être mis en contact avec une piste conductrice 89 ici placée en regard d'une portion inférieure de la cellule Ci.
Dans un cas où l'on souhaite réaliser une connexion entre la cellule solaire Ci et une piste conductrice 189 qui n'est pas située en regard de cette dernière et est décalée par rapport à la face 2B de la cellule Ci à laquelle cette piste conductrice 189 est destinée à être connectée, un agencement tel que sur les figures 9 et 10 peut être prévu. La piste conductrice 189 peut être une piste d'extrémité d'une chaîne (« string ») de cellules et par exemple sous forme d'un ruban métallique.
La structure 5 de connexion comporte des plis conducteurs 12a supérieurs prévus pour une prise de contact sur une face, ici la face arrière 2B de la cellule Ci et des plis conducteurs 12'b inférieurs qui ont pour particularité de s'étendre dans un plan distinct de celui des plis conducteurs 12a supérieurs. Ainsi, si certains plis 12a s'étendent dans un plan dit « vertical » (plan orthogonal aux faces 2A, 2B de la cellule et parallèle au plan [O ;x ;z] du repère orthogonal [O ;x ;y ;z] sur les figures 9 et 10) d'autres plis conducteurs 12'b s'étendent dans un plan « horizontal » (plan parallèle aux faces 2A, 2B de la cellule sur les figures 9 et 10) orthogonalement aux plis conducteurs 12a. On met ici en œuvre une double relaxation dans deux directions ou plans distincts.
Une méthode de fabrication d'une structure 5 d'interconnexion peut ainsi comprendre une étape de pliage telle que représentée de manière schématique sur la figure 11 et en particulier de pliage à 90° des plis conducteurs 12'b disposés initialement dans un même plan que les plis conducteur 12a. Dans l'exemple de réalisation particulier illustré sur la figure 12, le pliage est réalisé en prenant appui sur la piste conductrice 189.
Une structure 5 d'interconnexion d'un type tel que décrit précédemment peut être prévue au niveau de chaque zone de chevauchement entre cellules voisines ou adjacentes d'une chaîne de cellules ayant un agencement en pavage ou en tuilage (« shingle »).
Ainsi, dans l'exemple de réalisation particulier illustré sur la figure 14, une chaîne de cellules comportant k=6 cellules Ci, C2, C3, C4, C5, C& parallèles et réparties le long d'un axe XI (parallèle à l'axe y du repère orthogonal [O ;x ;y ;z]) est dotée de k-1 = 5 structures 5a, 5b, 5c, 5c, 5d, 5e d'interconnexion d'un type tel que décrit précédemment sont disposées chacune au niveau d'une zone de chevauchement entre cellules Ci et C2, ou C2 et C3, ou C4 et C5, ou C5 et Ce.
Sur cette figure, un bord latéral droit des cellules Ci,C2,C3,C4, C5, n'est pas représenté au niveau desdites zones de chevauchement afin de rendre visible les structures 5a, 5b, 5c, 5c, 5d, 5e d'interconnexion qui sont disposées sous ce bord latéral droit.
Chaque structure 5a (respectivement 5b, 5c, 5c, 5d, 5e) vue de dessus en transparence est ici connectée au niveau des zones de chevauchement et par l'intermédiaire de ses plis conducteurs supérieurs à un ensemble de plots 141 agencés en face arrière d'une première cellule Ci (respectivement C2, C3, C4, C5). Chaque structure 5a, 5b, 5c, 5c, 5d, 5e est également connectée au niveau des zones de chevauchement et par l'intermédiaire de ses plis conducteurs inférieurs à un ensemble de plots 143 agencés en face avant d'une deuxième cellule C2 (respectivement C3, C4, C5, Ce) voisine de la première cellule et partiellement recouverte par la première cellule. Dans cet exemple de réalisation particulier, à une première extrémité de la chaîne de cellules Ci, C2, C3, C4, C5, Ce, on prévoit avantageusement sur la cellule Ci de première extrémité une structure 50a d'interconnexion (du type de celle décrite précédemment) dotée de plis conducteurs reliés à des plots conducteurs 145 disposés sur la cellule Ci.
A une deuxième extrémité de la chaîne de cellules Ci, C2, C3, C4, C5, C& située à l'opposé de la première extrémité, on prévoit ici sur la cellule Ce de deuxième extrémité de chaîne, une ligne conductrice 149 qui s'étend sur une face de la cellule Ce, ici sa face arrière, et qui est reliée à un ruban conducteur 159.
En variante, de l'exemple de réalisation précédent et comme illustré sur la figure 15, une structure d'interconnexion 50b semblable à celle 50a située sur la première cellule Ci au niveau de la première extrémité de la chaîne de cellules peut être également prévue au niveau de la deuxième extrémité de la chaîne STR de cellules Ci, C2, C3, C4, C5, Ce sur la dernière cellule Ce de la chaîne
Une structure d'interconnexion 5a, 5b, 5c, 5d, 5e de type décrit précédemment permet, de par l'agencement et la répétition de ses plis conducteurs, de s'adapter à différents agencements de chaînes de cellules et en particulier à une configuration de chaîne où, contrairement à l'exemple de réalisation précédent, les bords supérieurs et inférieurs des cellules ne sont pas tous alignés entre eux. Un agencement de cellules solaire d'une même chaîne dont les bords sont décalés et non alignés entre eux pour pouvoir épouser une forme, par exemple courbe contre laquelle la chaîne est disposée, peut être réalisé.
Ainsi, dans l'exemple illustré sur la figure 16, une chaîne STR' de cellules Ci, C2, C3, C4, C5, Ce se chevauchant deux-à-deux est disposée de tel sorte que dans une direction parallèle à l'axe principal de la chaîne (direction parallèle à l'axe y), les cellules Ci, C2, C3, C4, C5, Ce sont dotées de bords inférieurs I6I1, 16I2, 16I3, 16I4, 16I5, 161e, respectifs et de bords supérieurs 162i, 1622, 162s, 1624, 162s, 162e qui sont parallèles entre eux mais ne sont pas alignés les uns par rapport aux autres. Un tel décalage entre bords supérieurs et inférieurs respectifs des cellules Ci, C2, C3, C4, C5, C& successives peut être mis en œuvre afin de s'adapter à une forme particulière de surface d'une pièce ou d'une zone Z sur laquelle ou contre laquelle on souhaite disposer la chaîne STR' de cellules.
Une variante d'agencement de l'exemple de réalisation précédemment décrit prévoit une structure d'interconnexion 5a qui s'étend sur une portion 173 d'une première cellule Ci le long d'une région donnée d'un bord latéral 164i de la première cellule Ci et qui dépasse d'un bord inférieur 1622 de la deuxième cellule C2. La structure d'interconnexion s'étend en outre également sur la deuxième cellule C2 le long d'une zone donnée d'un bord latéral 163i de la deuxième cellule C2 qui dépasse d'un bord supérieur I6I1 de la première cellule Ci.
Chaque structure d'interconnexion 5a, 5b, 5c, 5d, 5e peut ainsi être agencée sur une distance supérieure à la longueur L (direction parallèle à l'axe x du repère orthogonal [O ;x ;y ;z]) et comporter au moins une portion 171 qui s'étend sur la face supérieure d'une cellule C2 au-delà de la zone de recouvrement ou de chevauchement entre ces deux cellules adjacentes Ci et C2 et/ou au moins une portion 173 qui s'étend sur la face inférieure d'une autre cellule Ci au-delà de la zone de recouvrement ou de chevauchement entre ces deux même cellules adjacentes Ci et C2.
Par rapport à une interconnexion qui serait uniquement située dans la zone de chevauchement, une telle variante d'agencement où l'on prévoit d'étendre la disposition des structures d'interconnexion 5a, 5b, 5c, 5d, 5e au-delà des zones de chevauchement ou de recouvrement entre cellules adjacentes C1-C2, C2-C3, C3-C4, C4-C5, C5- Ce permet d'améliorer la collecte de courant dans la mesure où la zone de prise de courant est étendue.
Différentes domaines applications sont possibles pour un dispositif photovoltaïque muni d'une ou plusieurs structure(s) d'interconnexion telle(s) que décrite(s) précédemment.
Un tel dispositif peut être appliqué notamment au spatial, ou intégré à un système de type X-IPV, prévoyant l'intégration de modules solaire sur tout type de surface par exemple celle d'un bâtiment, ou à un système de type V-IPV prévoyant l'intégration de modules solaire dans des objets ou engins roulants et/ou volants. Des applications pour lesquelles le calepinage des cellules solaire sur une surface particulière est délicate ou susceptibles de fortes amplitudes thermiques sont notamment visées.

Claims

REVENDICATIONS
1. Structure d'interconnexion (5, 5a, 5b, 5c, 5d, 5e) pour ensemble de cellules solaires comprenant :
- un élément conducteur oblong (11), l'élément conducteur oblong (11) étant pourvu d'une ou plusieurs portions (12c) agencées entre une première bande isolante (20) et une deuxième bande isolante (30), de sorte que la première bande isolante (20), lesdites portions et la deuxième bande isolante (30) sont superposées,
- la première bande isolante (20) s'étendant le long dudit élément conducteur oblong et contre lesdites portions dudit élément conducteur oblong, la première bande isolante (20) comportant un ou plusieurs premiers trous (21) successivement répartis le long de la première bande isolante,
- la deuxième bande isolante (30) s'étendant le long dudit élément conducteur oblong et contre lesdites portions dudit élément conducteur oblong, la deuxième bande isolante (30) comportant un ou plusieurs deuxièmes trous (31) successivement répartis le long de la deuxième bande isolante, l'élément conducteur oblong (11) comportant en outre une succession de plis conducteurs (12a, 12b), dont un ou plusieurs premiers plis conducteurs (12a) passant par respectivement par lesdits un ou plusieurs premiers trous (21) de la première bande isolante (20) pour permettre une connexion des premiers plis conducteurs (12a) avec une première cellule solaire dudit ensemble de cellules solaires et un ou plusieurs deuxième plis conducteurs passant respectivement par lesdits un ou plusieurs deuxièmes trous (31) de la deuxième bande isolante (30) pour permettre une connexion des plis conducteurs avec une piste conductrice ou avec une deuxième cellule solaire dudit ensemble de cellules solaires.
2. Structure d'interconnexion selon la revendication 1, l'élément conducteur oblong (11) étant doté, de part et d'autre d'au moins une desdites portions d'un premier pli conducteur (12a) s'étendant à travers un premier trou (21) et d'au moins un deuxième pli conducteur (12b) s'étendant à travers un deuxième trou (31), le premier Tl trou (21) et le premier pli (12a) passant à travers le premier trou (21) étant agencés en regard d'une zone (30a) de la deuxième bande isolante (30), le deuxième trou (31) et le deuxième pli conducteur (12b) passant à travers le deuxième trou (31) étant agencés en regard d'une zone (20a) de la première bande isolante (20).
3. Structure d'interconnexion selon l'une des revendications précédentes, les premiers plis conducteurs (12a) et/ou les deuxième plis conducteurs (12b) ayant une répartition périodique le long dudit élément conducteur (11) oblong.
4. Structure d'interconnexion selon l'une des revendications précédentes, dans lequel première bande isolante (20), la deuxième bande isolante (30) et lesdites portions (12c) agencées entre la première bande isolante (20) et la deuxième bande isolante (30) s'étendant parallèlement à un même premier axe (XI).
5. Structure selon l'une des revendications précédentes, dans lequel les trous (21, 31) ont un contour arrondi ou formé de portions courbes (43).
6. Ensemble de cellules solaires comprenant :
-une première cellule solaire (Cl),
-une deuxième cellule solaire (C2),
-une structure d'interconnexion (5, 5a, 5b, 5c, 5d, 5e) selon l'une des revendications 1 à 6, disposée entre la première cellule solaire et la deuxième cellule solaire, les premiers plis conducteurs (12a) étant en contact avec une région de la première cellule, les deuxièmes plis conducteurs (12b) étant en contact avec une zone de la deuxième cellule en regard avec ladite région de ladite première cellule.
7. Ensemble de cellules solaires comprenant :
- une première cellule solaire (Cl),
- une structure d'interconnexion selon l'une des revendications 1 à 6, les premiers plis étant en contact avec une région de la première cellule dudit ensemble, les deuxièmes plis étant en contact avec une piste conductrice (89, 189).
8. Ensemble de cellules solaires selon la revendication 7, le ou les premiers pli conducteurs (12a) étant agencés dans un même premier plan, en particulier un plan orthogonal à la première bande (20) isolante et à la deuxième bande (30) isolante, le ou les deuxièmes pli conducteurs (12'b) s'étendant dans un deuxième plan réalisant un angle non-nul, en particulier de 90° avec ledit premier plan.
9. Ensemble de cellules solaires selon l'une des revendications 6 à 8, dans lequel la première bande isolante (20) est rattachée à une feuille isolante (65) transparente au rayonnement solaire et recouvrant une face de la première cellule solaire (Cl).
10. Ensemble de cellules solaires selon l'une des revendications 6 à 9, dans lequel ladite première cellule et ladite deuxième cellule comportent chacune un bord inférieur et un bord supérieur ainsi que deux bords latéraux opposés situés entre le bord inférieur et le bord supérieur, la structure de connexion est agencée le long d'un bord latéral de la première cellule et d'un bord latéral de la deuxième cellule, lesdites première et deuxième cellules étant décalées l'une par rapport à l'autre de sorte que le bord supérieur (1621) de la première cellule (Cl) est désaligné par rapport au bord supérieur (1622) de la deuxième cellule (C2) et que le bord inférieur (1611) de la première cellule (Cl) est désaligné par rapport au bord inférieur (1612) de la deuxième cellule (C2).
11. Ensemble de cellules solaires selon la revendication 10, dans lequel la première cellule (Cl) et la deuxième cellule (C2) sont agencées de sorte qu'un bord latéral de la première cellule (C2) chevauche partiellement un bord latéral de la deuxième cellule (C2) et que le décalage de la première cellule solaire par rapport à la deuxième cellule solaire est tel qu'une région donnée dudit bord latéral de ladite première cellule (Cl) dépasse d'un bord supérieur ou inférieur de ladite deuxième cellule (C2), la structure d'interconnexion s'étendant en outre sur ladite première cellule le long de ladite région donnée.
12. Procédé de fabrication d'une structure de connexion selon les revendications 1 à 6, comprenant les étapes suivantes :
- prévoir un élément conducteur (11) oblong qui s'étend principalement selon un premier axe (XI) puis former une succession de plis par rapport audit premier axe le long de cet élément conducteur oblong (11),
- assembler l'élément conducteur (11) avec une première bande (20) isolante ajourée et un deuxième bande isolante (30) ajourée, l'assemblage étant effectué de sorte à faire passer un ou plusieurs premiers plis de ladite succession dans un ou plusieurs premiers trous de la première bande isolante, et un ou plusieurs deuxième plis de ladite succession passant respectivement par un ou plusieurs deuxièmes trous de la deuxième bande isolante.
13. Procédé selon de fabrication selon la revendication 12, dans lequel la formation des plis est effectuée par embossage, l'embossage étant en particulier mis en œuvre par passage de l'élément conducteur entre deux roues dentelées (312, 313) mises en rotation.
14. Procédé selon de fabrication selon l'une des revendications 12 ou 13, comprenant en outre au moins une étape de perforation, en particulier à l'aide d'un laser, de sorte à former lesdits trous dans la première bande isolante et/ou dans ladite deuxième bande isolante.
15. Procédé selon l'une des revendications 12 à 14, dans lequel l'assemblage de la première bande isolante (20) de l'élément conducteur (11) oblong et de la deuxième bande isolante (30) comprend une étape de chauffage pour solidariser entre elles la première bande isolante (20) et la deuxième bande isolante (30).
16. Procédé de fabrication d'un ensemble de cellules solaires selon l'une des revendications 6 à 11, dans lequel la première bande isolante est disposée contre des zones de la première cellule solaire, le procédé comprenant une étape de chauffage des bandes isolantes (20, 30) de sorte à faire adhérer la première bande isolante sur lesdites zones de la première cellule solaire.
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