FR3038135A1

FR3038135A1 - OPTICAL PHOTOVOLTAIC OPTICAL DEVICE WITH FRONTAL PLASMON FILTRATION AND VARIABLE MULTIREFRINGENCE WITH LOCAL TEXTURATION

Info

Publication number: FR3038135A1
Application number: FR1501325A
Authority: FR
Inventors: Lionel Girardie
Original assignee: Individual
Current assignee: QUANTOM, FR
Priority date: 2015-06-24
Filing date: 2015-06-24
Publication date: 2016-12-30
Anticipated expiration: 2035-06-24
Also published as: FR3038135B1

Abstract

Dispositif optique photovoltaïque à filtration plasmonique frontale et multiréfringence variable arrière locale caractérisé en ce qu'il comporte : - des rangées de cellules solaires cristallines (1) interconnectées pour former une matrice (2) encapsulée entre un dioptre entrant (4) et sortant (7) dont la distance (e) séparant deux rangées est égale ou inférieure au segment d'une cellule solaire (1) - un filtre plasmonique (3) collé sur la surface inférieure (4') du dioptre entrant (4) et positionné en parallèle d'une rangée de cellules solaires (1) dans l'intervalle (e) séparant les cellules solaires (1) et centré sur l'axe médian entre deux rangées de cellules donc 1/22 de (e) - Un filtre multiréfringent variable (8) terturé localement sur une largeur (8tl) correspondant à l'espace entre deux rangées de cellules solaires (e) et collé sur la surface inférieure (7'') du dioptre sortant (7) recouvrant la surface inférieure (7'') d'une surface égale à l'aire (2s) et positionné exactement en superposition parallèle en tout point de l'aire (2s) occupée par la matrice (2) à la surface (7'') pour former une aire (8s) de largeur (8tl) et de longueur du dioptre (4) ou (7) du dichroïsme parallèle au filtre plasmonique (3).Photovoltaic optical device with frontal plasmonic filtration and local rear variable multirefringence characterized in that it comprises: - rows of crystalline solar cells (1) interconnected to form a matrix (2) encapsulated between an incoming (4) and outgoing (7) diopter ) whose distance (e) separating two rows is equal to or smaller than the segment of a solar cell (1) - a plasmonic filter (3) stuck on the lower surface (4 ') of the incoming diopter (4) and positioned in parallel a row of solar cells (1) in the interval (e) separating the solar cells (1) and centered on the median axis between two rows of cells therefore 1/22 of (e) - A variable multirefringent filter ( 8) locally tertured to a width (8tl) corresponding to the space between two rows of solar cells (e) and bonded to the lower surface (7 '') of the outgoing diopter (7) covering the bottom surface (7 '') an area equal to the area (2s) and positioned exactly in parallel superposition at any point of the area (2s) occupied by the matrix (2) at the surface (7 '') to form an area (8s) of width (8tl) and length of the diopter (4) or (7) of dichroism parallel to the plasmonic filter (3).

Description

- 1- Dispositif optique photovoltaïque à filtration plasmonique frontale et multifringence variable à texturation locale Introduction à l'art : La fabrication de module photovoltaïque cristallin requiert le processus suivant : nettoyage du verre ou positionnement d'un matériau à forte transparence positionnement d'un film encapsulant EVA « Ethylène Vinyle Acétate » qui est en majorité de l'éthylène vinyle acétate sur le verre ou matériau à forte transparence soudure d'un ruban de cuivre ayant une couche de protection à base d'un alliage à base d'argent, de plomb et d'étain : la température de la soudure n'excède pas 250°C et ne dure pas plus de 3 secondes par cellules solaires ayant des zones en forme de ligne collecteur de courant des métallisations de l'émetteur sur une largeur de 1,5 à 3 millimètres interconnexion de la polarité négative 'face avant d'une cellule d'un substrat de type P à la polarité positive 'face arrière d'une cellule d'un substrat de type P` par exemple disposition en rangée de cellules soudées interconnexion des rangées pour un montage en série des cellules solaires nécessitant une soudure de chaque ligne de collecteur de courant positionnement d'un film encapsulant sur la matrice de cellules positionnement d'un film arrière de protection électrique ou d'un verre ou autre matériaux isolant lamination à des fins d'encapsulation des cellules solaires Cette technique est unilatéralement utilisée mais a des inconvénients : le matériau encapsulant EVA a une viscosité d'une grande variabilité en fonction de la température ce qui induit une pression mécanique sur l'ensemble du dispositif des cellules solaires interconnectées le matériau encapsulant EVA contenant 1% d'eau libère de l'acide acétique et du peroxyde d'hydrogène en permanence qui se retrouvent piégés dans le module photovoltaïque entrainant des corrosions, des réactions chimiques avec les surfaces des cellules solaires, des réactions chimiques avec la surface intérieure du verre et crée la corrosion du verre par la formation de halogénures qui sont des pièges d'électrons mais aussi avec le polymère utilisé en protection électrique du module le matériau EVA ayant un indice de réfraction part réelle variant entre 1,49 et 1,47 sur la bande de rayonnement solaire, ce qui correspond une réponse spectrale proche du verre blanc utilisé, à savoir que le verre ait un traitement particulier le matériau EVA étant réticulé à la surface du verre, il est très difficile de séparer par quelques techniques que ce soient le film EVA du verre et le recyclage du verre comportant l'EVA rend les matériaux constituant le verre trop pollués et donc rendent le recyclage du module non fonctionnel l'encapsulation de 60 cellules solaires sur silicium monocristallin de wafer de format pseudo carré de 156mm de côté obtenu par la méthode de croissance Czochralski, « CZ » cellule à homojonction et émetteur homogène de 18,6% de rendement entraine les pertes suivantes : à partir d'un ruban interconnectant en série les cellules de 2mm de largeur par 0,2mm d'épaisseur et interconnectant les rangées de cellules thenno-soudées par un ruban de 5 par 0,3mm, les pertes électriques sont de 2,5% les pertes optiques sont de 1% pour un verre avec une couche de silice poreuse d'indice de réfraction variant entre 1,23 et 1,33 pour un verre de transmittance sur le spectre solaire de 93% le module cristallin de ces 60 cellules solaires de 18,6% aura un rendement de 15,85% soit 2,75% et son comportement en température sera très affecté par l'encapsulation la cellule solaire de 18,6% sur silicium CZ d'orientation « 1-0-0 » à émetteur homogène aura un coefficient de variation de sa puissance par rapport à la température d'un facteur négatif de 0,45%/°Kelvin et le module cristallin utilisant l'EVA entre autre aura un coefficient de variation de sa puissance d'un facteur négatif de 0,51%/°K la combinaison des matériaux verres à 93% de transmittance avec l'EVA et des cellules à émetteur homogène est compatible mais l'évolution technologique des cellules à homojonction vers des émetteurs sélectifs et des passivations arrières, la réponse spectrale des cellules évoluent grandement rendant la combinaison des matériaux d'un module impropre et non efficiente le module cristallin silicium se caractérise également par le comportement optique du silicium à savoir un fort coefficient d'absorption dans les ultra-violets « UV » et une quasi transparence aux infrarouges « IR » et le comportement en fonction de la température d'un module cristallin est intimement lié à la capacité de capter la bande solaire spectrale dont les longueurs d'onde de 250 à 1300nrn représentant 80% du spectre 3 0 3 8 1 3 5 -2- La présente invention décrit un dispositif intégré optique permettant de filtrer le spectre lumineux par trois composants pour apporter à la jonction de cellule solaire les photons aux longueurs d'onde absorbées et transmettre les longueurs d'onde utiles à des applications sous le panneau photovoltaïque et réfléchir les longueurs d'onde qui ne sont pas utiles à la production photovoltaïque.- 1 - Photovoltaic optical device with frontal plasmonic filtration and variable multifringence with local texturing Introduction to the art: The manufacture of crystalline photovoltaic module requires the following process: glass cleaning or positioning of a material with high transparency positioning of a film EVA encapsulant "Ethylene Vinyl Acetate" which is predominantly ethylene vinyl acetate on glass or material with high transparency welding of a copper ribbon having a protective layer based on a silver-based alloy, lead and tin: the solder temperature does not exceed 250 ° C and lasts no more than 3 seconds by solar cells having areas shaped current collector line of the emitter metallizations over a width of 1 , 5 to 3 millimeters interconnection of the negative polarity 'front side of a cell of a P-type substrate to the positive polarity' back side of a cell of a substrate type P` for example row layout of welded cells row interconnection for series mounting of solar cells requiring soldering of each line of current collector positioning of a film encapsulating on the matrix of cells positioning of a back film electrical protection or a glass or other lamination insulating material for the purpose of encapsulation of solar cells This technique is used unilaterally but has drawbacks: the encapsulating material EVA has a viscosity of great variability as a function of the temperature. which induces a mechanical pressure on the whole device of the interconnected solar cells the encapsulating material EVA containing 1% of water releases acetic acid and hydrogen peroxide permanently which are trapped in the photovoltaic module causing corrosions , chemical reactions with the surfaces of solar cells, reactions chemical ions with the inner surface of the glass and creates the corrosion of the glass by the formation of halides which are traps of electrons but also with the polymer used in electrical protection of the module EVA material having a refractive index real part varying between 1 , 49 and 1.47 on the solar radiation band, which corresponds a spectral response close to the white glass used, namely that the glass has a particular treatment the EVA material being crosslinked to the glass surface, it is very difficult to to separate by some techniques that it is the EVA film of the glass and the recycling of the glass comprising the EVA renders the materials constituting the glass too polluted and thus make the recycling of the non-functional module the encapsulation of 60 solar cells on monocrystalline silicon of wafer pseudo-square format of 156mm side obtained by Czochralski growth method, "CZ" homojunction cell and homo transmitter 18.6% efficiency gene causes the following losses: from a ribbon interconnecting in series the cells of 2mm width by 0.2mm thick and interconnecting the rows of heat-welded cells by a ribbon of 5 by 0.3mm, the electrical losses are 2.5% the optical losses are 1% for a glass with a porous silica layer of refractive index varying between 1.23 and 1.33 for a glass of transmittance on the solar spectrum of 93% the crystalline modulus of these 60 solar cells of 18.6% will have a yield of 15.85% or 2.75% and its temperature behavior will be very affected by the encapsulation the solar cell of 18.6 % on homogeneous emitter "1-0-0" oriented CZ silicon will have a coefficient of variation of its power with respect to the temperature of a negative factor of 0.45% / ° Kelvin and the crystalline modulus using the EVA among others will have a coefficient of variation of its power of a negative factor of 0,51% / ° K the combination of glass materials with 93% transmittance with EVA and homogeneous transmitter cells is compatible but the technological evolution of homojunction cells towards selective emitters and rear passivations, the spectral response of the cells evolve greatly, making the combination materials of an improper and non-efficient module the crystalline silicon module is also characterized by the optical behavior of silicon, namely a high absorption coefficient in ultraviolet "UV" and an almost infrared transparency "IR" and the The behavior as a function of the temperature of a crystalline module is intimately related to the ability to capture the spectral solar band whose wavelengths from 250 to 1300 nm represent 80% of the spectrum. discloses an integrated optical device for filtering the light spectrum by three components to provide the solar cell photons at wavelengths absorbed and transmit useful wavelengths to applications under the photovoltaic panel and reflect wavelengths that are not useful to photovoltaic production.

5 Description du dispositif optique photovoltaïque à filtration plasmonique frontale et multiréfringence variable à texturation locale : 10 Dispositif optique photovoltaïque à filtration plasmonique frontale et multiréfringence variable à texturation locale selon les figures 1 et 2 caractérisé en ce qu'il comporte : des rangées de cellules solaires cristallines (1) interconnectées pour former une matrice (2) encapsulée entre un dioptre entrant (4) et sortant (7) dont la distance (e) séparant deux rangées est égale ou 15 inférieure au segment d'une cellule solaire (1) un filtre plasmonique (3) collé sur la surface inférieure (4') du dioptre entrant (4) et positionné en parallèle d'une rangée de cellules solaires (1) dans l'intervalle (e) séparant les cellules solaires (1) et centré sur l'axe médian entre deux rangées de cellules donc 1/2 de (e) Un filtre multiréfringent variable (8) terturé localement sur une largeur (8t1) correspondant à l'espace 20 entre deux rangées de cellules solaires (e) et collé sur la surface inférieure (7") du dioptre sortant (7) recouvrant la surface inférieure (7") d'une surface égale à l'aire (2s) et positionné exactement en superposition parallèle en tout point de l'aire (2s) occupée par la matrice (2) à la surface (7") pour former une aire (8s) de largeur (8t1) et de longueur du dioptre (4) ou (7) du dichroïsme parallèle au filtre plasmonique (3).5 Description of the photovoltaic optical device with frontal plasmonic filtration and variable multirefringence with local texturing: 10 Photovoltaic optical apparatus with frontal plasmonic filtration and variable multirefringence with local texturing according to FIGS. 1 and 2, characterized in that it comprises: rows of solar cells crystallines (1) interconnected to form a matrix (2) encapsulated between an incoming (4) and outgoing (7) diopter whose distance (e) separating two rows is equal to or less than the segment of a solar cell (1) a plasmonic filter (3) adhered to the lower surface (4 ') of the incoming diopter (4) and positioned in parallel with a row of solar cells (1) in the gap (e) between the solar cells (1) and centered on the median axis between two rows of cells so 1/2 of (e) A variable multirefringent filter (8) locally tertured on a width (8t1) corresponding to the space 20 between d they are arranged solar cells (e) and glued on the lower surface (7 ") of the outgoing diopter (7) covering the lower surface (7") of a surface equal to the area (2s) and positioned exactly in parallel superposition at any point in the area (2s) occupied by the matrix (2) at the surface (7 ") to form an area (8s) of width (8t1) and length of the diopter (4) or (7) of dichroism parallel to the plasmonic filter (3).

25 Ce dispositif optique photovoltaïque à filtration plasmonique frontale et multiréfringence variable à texturation locale selon la figure n°3 caractérisé en ce que le filtre plasmonique (3) comporte : un composé métallique (3') à partir de matériaux conducteurs choisi parmi l'Argent, l'Aluminium, le Silicium, l'Or, le Chrome, le Zinc, le Cuivre, le Nickel, le Cobalt, le Lithium, le Platine des nanotubes 30 de Carbone, de Nitrure de Bore la surface supérieure du composé métallique (3) est texturée en tranchées parallèles de forme triangulaire (3") avec une inclinaison des parois de tranchées parallèle inférieure (3°) à 90° et de largeur de tranchée inférieure ou égale à 50micron caractérisant le pas des sillons formant les parois des tranchées 35 le composé métallique a une face postérieure (3") enduite d'un matériau encapsulant choisi parmi l'éthylène vinyle acétate, les thermo-plastiques, les silicones, les acryliques Le dispositif optique photovoltaïque à filtration plasmonique frontale et multiréfringence variable à texturation 40 locale selon la figure n°2 caractérisé en ce que le filtre plasmonique (3) ait une longueur égale à la rangée de cellules solaires (1) et constitue une bande réfléchissante. Le dispositif optique photovoltaïque à filtration plasmonique frontale et multiréfringence variable à texturation 45 locale selon la figure n°2 caractérisé en ce que la bande réfléchissante constituant le filtre plasmonique (3) ait une largeur inférieure ou égale à 60mrn par unité de bande réfléchissante. Ce dispositif optique photovoltaïque à filtration plasmonique frontale et multiréfringence variable à texturation 50 locale selon les figures 1,2 et 5 caractérisé en ce que l'espace libre de passage de lumière entrant et sortant à travers le dispositif optique photovoltaïque soit d'une largeur (e) entre deux rangées de cellules solaires (1) diminué de la largeur de bande réfléchissante (3) constituant le filtre plasmonique frontal et de la longueur de la rangée de cellules solaires (1). 55 60 parmi l'éthylène vinyle acétate, les thermo-plastiques, les silicones, les acryliques et que la face inférieure de la Le dispositif optique photovoltaïque à filtration plasmonique frontale et multiréfringence variable à texturation locale selon la figure 5 caractérisé en ce que le filtre plasmonique (3) par sa face supérieure texturé (3") soit orientée vers la face supérieure active de cellules solaires (1) et soit encapsulé entre la face supérieure de la matrice (2) de cellules solaires (1) et la surface (4') du dioptre entrant (4) par un matériau encapsulant (5) choisi 3038135 -3- matrice (2) soit encapsulée avec la face supérieure (7') du dioptre sortant (7) par un matériau encapsulant (6) choisi parmi l'éthylène vinyle acétate, les thermo-plastiques, les silicones, les acryliques. Ce dispositif optique photovoltaïque à filtration plasmonique frontale et multiréfringence variable à texturation locale selon la figure n°5 caractérisé en ce que la bande réfléchissante constituant le filtre plasmonique (3) ait 5 une largeur inférieure ou égale à 1/3 de la distance (e) entre deux rangées de cellules solaires et que l'axe médian du filtre plasmonique (3) est positionné à une distance de son axe médian du filtre plasmonique (3) égale à 1/2 de (e) distance séparant deux rangées de cellules (1). Le dispositif optique photovoltaïque à filtration plasmonique et multiréfringence variable arrière locale selon les 10 figures 4 et 5 caractérisé en ce que la surface (8s) du filtre multiréfringent variable (8) ait une surface égale à l'aire (2s) de la matrice (2) de cellules solaires (1) et constitue trois plans parallèles entre le filtre plasmonique (3) et la matrice de cellules (2) et le filtre multiréfringent variable (8) à texturation locale (8t1) afin que le dichroïsme résultant du filtre (8) est positionné à la surface (7") en superposition en tout point de cette aire (2s) et en 15 parallèle en tout point de cette aire (2s) derrière le dioptre sortant (7) et du filtre plasmonique (3). Ce dispositif optique photovoltaïque à filtration plasmonique frontale et multiréfringence variable arrière locale selon la figure n°4 caractérisé en ce que le filtre multiréfringent variable (8) comporte : une interface (8i) de collage à partir de matériaux choisis parmi les acryliques, les thermo-plastiques, les silicones 20 - une combinaison de couches (8a) et (8b) formant un nano-laminé dont chaque (8a) et (8b) varie en épaisseur comprise entre 2Angstrôm et 500Angstrôm chacune la couche (8a) est la première et la dernière couche du nano-laminé à indice de réfraction part réelle compris entre 1,45 et 1,55 sur la bande spectrale de 300 à 1600nm la couche (8b) est la combinaison de (8a) dont l'indice de réfraction part réelle varie entre 1,6 et 2 sur 25 la bande spectrale de 300 à 1600nm. Une texturation par des plans d'un angle inférieure ou égale à 60° sur une largeur (8t1) correspondant à la bande soumise au passage libre de lumière (e) Une zone non texturée par un plan horizontal du nano-laminé définie en largeur (8c1) inférieure ou égale à la largeur de la rangée de cellules solaires (1) 30 Ce dispositif optique photovoltaïque à filtration plasmonique frontale et multiréfringence variable arrière locale selon les figures 4 et 5 caractérisé en ce que le filtre multiréfringent variable (8) consiste à un dichroïsme compris entre k/8 et ?./2 du spectre incident pour une longueur d'onde k donnée et dont l'interface (8i) a une 35 texturation de sa surface localisée dont la surface est définie par (8t1) <=(e). Un exemple de construction d'un tel dispositif photovoltaïque se compose de : 40 - une matrice de cellules solaires formée sur silicium monocristallin de type P dont les dimensions du substrat pseudo-carrés sont 156,75x156,75mm pour un rayon de lingot de 205mm - la cellule solaire a une efficacité de conversion de 20,8% minimum pour une puissance maximale de 5,06Watt, interconnectée par un ruban enrobé colle conductrice d'une résine de silicone et de cuivre et nano-fils de cuivre sans plomb : la matrice (2) est constituée de 6 rangées de cellules solaires 45 la matrice est organisée pour avoir 139mm d'espace (e) entre les rangées de cellules connectées en série - dioptre entrant (4) est un verre solaire imprimé trempé thermiquement de silicate à transmission de 96% sur le spetre solaire 1.5AM d'épaisseur de 2,6mm - la matrice (2) formée est encapsulée par sa face avant soumis en radiation solaire directe par un encapsulant (5) de silicone liquide transparent aux UV laminé par une lamination liquide 50 - le dioptre sortant (7) est un verre solaire imprimé d'épaisseur de 2mm de silicate à trempe de durcissement ayant deux découpes par polissage du bord du verre pour l'extraction des câbles de polarité de la matrice (2) sur lequel est positionné les bandes réfléchissantes constituant le filtre plasmonique. - le filtre plasmonique est un composé d'aluminium d'épaisseur de 100micron, dont les sillons sont formés sous presse afin de former une texturation de surface en tranchées d'un pas de 20micron et dont les parois forment 55 un angle de 60° (3°) et dont l'interface (3") est une couche produite par évaporation de SiOx et de résine de silicone - la bande réfléchissante d'une largeur de 16mm est positionnée par un robot selon les axes X, Y pour être placée sur la surface inférieure (4') du verre (4) dans l'intervalle entre deux rangées de la matrice (2) de cellules (1) avec la face supérieure texturée (3") orientée vers la face supérieure des cellules solaires et il ne peut y avoir 60 de court-circuit étant donné que l'encapsulant (6) est un silicone liquide d'une viscosité dynamique de 30Pa.s est 3038135 -4- appliqué par lamination liquide afin d'encapsuler la face supérieure de la matrice (2) et du filtre plasmonique (3) avec le dioptre sortant (4) - un filtre multiréfringent variable composé de matériaux acryliques (8a) à indice de réfraction de 1,49 pour une longueur d'onde de 620nm et de matériaux poly-éthylène (8b) à indice de réfraction de 1,76 pour une longueur 5 d'onde de 620nm a une interface acrylique (8i) : ce film a un réseau de 100 pour une épaisseur de 350nm et est laminé sur le dioptre sortant (7) du laminé avant de fixer les câbles. Un tel dispositif optique photovoltaïque à double filtre plasmonique arrière a une puissance lors du test d'insolation sous condition standard de 250Watt pour seulement 36 cellules solaires de 5,06W et le ratio 10 d'ombrage en proportion de la surface du dispositif est de 45% et permet un passage de lumière en ratio de surface de 55% à travers le dispositif. Cette invention permet la réalisation d'une augmentation de la puissance d'un module photovoltaïque à fotre transparence par une faible densité de matrice de cellules solaires par une filtration plasmonique qui n'est pas 15 sensible au photo vieillissement par la combinaison des matériaux intégrés : la géométrie du filtre est adaptée en fonction de la réponse spectrale de la cellule solaire et correspond à la réflexion de longueurs d'ondes entre 600 et 900nm : cette fonctionnalité a un intérêt économique par le coût du silicium diminuant ainsi de 50% le nombre de cellules solaires pour la surface du dioptre entrant d'une part et d'une utilisation du spectre lumineux sortant du dioptre sortant pour diverses applications dont la chroma-culture de différents types de végétaux 20 entre autres et de maitriser le spectre transmis à travers le dispositif optique photovoltaïque pour des longueurs d'onde selon l'inclinaison de ce dernier. 25 30 35 40 45 50 55 60This photovoltaic optical device with frontal plasmonic filtration and variable multirefringence with local texturing according to FIG. 3, characterized in that the plasmonic filter (3) comprises: a metal compound (3 ') from conductive materials chosen from among the silver Aluminum, Silicon, Gold, Chromium, Zinc, Copper, Nickel, Cobalt, Lithium, Platinum Carbon Nanotubes, Boron Nitride the upper surface of the metal compound (3 ) is textured in triangular parallel trenches (3 ") with a trench wall inclination lower than (3 °) at 90 ° and trench width less than or equal to 50 micron characterizing the pitch of trenches forming the trench walls 35 the metal compound has a posterior face (3 ") coated with an encapsulant material selected from ethylene vinyl acetate, thermoplastics, silicones, acrylics. The optical device photovo Plasonic filtration with frontal filtration and variable multirefringence with local texturing according to FIG. 2 characterized in that the plasmonic filter (3) has a length equal to the row of solar cells (1) and constitutes a reflective band. The photovoltaic optical device with frontal plasmonic filtration and variable multirefringence local texturing 45 according to Figure No. 2 characterized in that the reflective band constituting the plasmonic filter (3) has a width less than or equal to 60 mrn per unit of reflective band. This photovoltaic optical device with frontal plasma filtration and variable multirefringence with local texturing according to FIGS. 1, 2 and 5, characterized in that the free space of passage of light entering and exiting through the photovoltaic optical device is of a width ( e) between two rows of solar cells (1) minus the reflective bandwidth (3) constituting the frontal plasmonic filter and the length of the row of solar cells (1). 55 60 among ethylene vinyl acetate, thermoplastics, silicones, acrylics and the lower face of the photovoltaic optical device with frontal plasmonic filtration and variable multirefringence local texturing according to Figure 5 characterized in that the filter plasmonic (3) with its textured upper face (3 ") is oriented towards the active upper face of solar cells (1) and is encapsulated between the upper face of the matrix (2) of solar cells (1) and the surface (4) ') of the incoming diopter (4) by an encapsulating material (5) selected matrix (2) is encapsulated with the upper face (7') of the outgoing diopter (7) by an encapsulating material (6) selected from l ethylene vinyl acetate, thermoplastics, silicones, acrylics.This photovoltaic optical device with frontal plasmonic filtration and variable multirefringence local texturing according to Figure No. 5 characterized in that the ba The reflective element constituting the plasmonic filter (3) has a width less than or equal to 1/3 of the distance (e) between two rows of solar cells and that the median axis of the plasmonic filter (3) is positioned at a distance of its median axis of the plasmonic filter (3) equal to 1/2 of (e) distance separating two rows of cells (1). The photovoltaic optical device with plasmonic filtration and local rear variable multirefringence according to FIGS. 4 and 5, characterized in that the surface (8s) of the variable multirefringent filter (8) has a surface area equal to the area (2s) of the matrix ( 2) of solar cells (1) and constitutes three parallel planes between the plasmonic filter (3) and the matrix of cells (2) and the locally textured variable multirefringent filter (8) (8t1) so that the dichroism resulting from the filter ( 8) is positioned at the surface (7 ") superimposed at any point of this area (2s) and in parallel at any point of this area (2s) behind the outgoing diopter (7) and the plasmonic filter (3). This photovoltaic optical device with frontal plasmonic filtration and local rear variable multirefringence according to FIG. 4 characterized in that the variable multi-refractive filter (8) comprises: an interface (8i) for gluing from materials selected by Acrylics, thermoplastics, silicones - a combination of layers (8a) and (8b) forming a nano-laminate, each of which (8a) and (8b) varies in thickness between 2 Angstrom and 500 Angstrom each layer ( 8a) is the first and the last layer of the nano-laminate with a real refractive index between 1.45 and 1.55 on the spectral band of 300 to 1600 nm the layer (8b) is the combination of (8a) of which The actual refractive index varies between 1.6 and 2 over the spectral band of 300 to 1600 nm. Texturing by planes of an angle less than or equal to 60 ° over a width (8t1) corresponding to the strip subjected to the free passage of light (e) A non-textured area by a horizontal plane of the nano-laminate defined in width ( 8c1) less than or equal to the width of the row of solar cells (1) This photovoltaic optical device with frontal plasmonic filtration and local rear variable multirefringence according to Figures 4 and 5 characterized in that the variable multirefringent filter (8) consists of a dichroism between k / 8 and λ / 2 of the incident spectrum for a given wavelength k and whose interface (8i) has a texturing of its localized surface whose surface is defined by (8t1) <= (e). An example of construction of such a photovoltaic device consists of: - a matrix of solar cells formed on P-type monocrystalline silicon whose pseudo-square substrate dimensions are 156.75 × 156.75 mm for a 205 mm ingot radius - the solar cell has a conversion efficiency of 20.8% minimum for a maximum power of 5.06Watt, interconnected by a coated tape conductive glue of a silicone resin and lead-free copper and nano-lead wires: the matrix (2) consists of 6 rows of solar cells 45 the array is organized to have 139mm of space (e) between rows of cells connected in series - incoming dioptre (4) is a printed thermally tempered solar glass of transmission silicate of 96% on the solar sprere 1.5AM of thickness of 2,6mm - the matrix (2) formed is encapsulated by its front face subjected to direct solar radiation by a encapsulant (5) of liquid silicone transparent to UV l amine by liquid lamination 50 - the outgoing diopter (7) is a 2mm thick printed glass of hardening quenching silicate having two cutouts by polishing the edge of the glass for removal of the polarity cables from the die ( 2) on which is positioned the reflective strips constituting the plasmonic filter. the plasmonic filter is an aluminum compound with a thickness of 100 μm, the grooves of which are formed in a press in order to form a surface texturing in trenches with a pitch of 20 μm and whose walls form an angle of 60 ° ( 3 °) and whose interface (3 ") is a layer produced by evaporation of SiOx and silicone resin - the reflective strip with a width of 16mm is positioned by a robot along the X, Y axes to be placed on the lower surface (4 ') of the glass (4) in the interval between two rows of the matrix (2) of cells (1) with the textured upper face (3 ") oriented towards the upper face of the solar cells and it does not there can be 60 short circuit since the encapsulant (6) is a liquid silicone with a dynamic viscosity of 30Pa.s is applied by liquid lamination in order to encapsulate the upper face of the matrix ( 2) and the plasmonic filter (3) with the outgoing diopter (4) - a mul variable fusefringent composed of acrylic materials (8a) with a refractive index of 1.49 for a wavelength of 620nm and of polyethylene materials (8b) with a refractive index of 1.76 for a wavelength of 620nm has an acrylic interface (8i): this film has a network of 100 for a thickness of 350nm and is laminated on the outgoing diopter (7) of the laminate before fixing the cables. Such a photovoltaic optical device with a double rear plasmon filter has a power in the 250Watt standard exposure test for only 36 solar cells of 5.06W and the shading ratio in proportion to the surface of the device is 45. % and allows a light passage in surface ratio of 55% through the device. This invention allows the realization of an increase in the power of a photovoltaic module with transparency by a low density of solar cell matrix by a plasmonic filtration which is not sensitive to photo aging by the combination of integrated materials: the geometry of the filter is adapted according to the spectral response of the solar cell and corresponds to the reflection of wavelengths between 600 and 900 nm: this feature has an economic interest by the cost of silicon thereby reducing by 50% the number of solar cells for the surface of the diopter entering on the one hand and use of the light spectrum coming out of the outgoing diopter for various applications including chroma-culture of different types of plants among others and to control the spectrum transmitted through the device photovoltaic optics for wavelengths according to the inclination of the latter. 25 30 35 40 45 50 55 60

Claims

CLAIMS1 - Photovoltaic optical device with frontal plasmonic filtration and local rear variable multirefringence characterized in that it comprises: - rows of crystalline solar cells (1) interconnected to form a matrix (2) encapsulated between an incoming diopter (4) and outgoing (7) whose distance (e) separating two rows is equal to or smaller than the segment of a solar cell (1) a plasmonic filter (3) adhered to the lower surface (4 ') of the incoming diopter (4) and positioned in parallel of a row of solar cells (1) in the interval (e) separating the solar cells (1) and centered on the median axis between two rows of cells so 1/2 of (e) A variable multi-refracting filter ( 8) locally tertured to a width (8t1) corresponding to the space between two rows of solar cells (e) and glued to the lower surface (7 ") of the outgoing diopter (7) covering the lower surface (7") of an equal area e to the area (2s) and positioned exactly in parallel superposition at any point in the area (2s) occupied by the matrix (2) at the surface (7 ") to form an area (8s) of width (8t1) and length of the diopter (4) or (7) of dichroism parallel to the plasmonic filter (3).

2 - Photovoltaic optical device with frontal plasmonic filtration and local rear variable multirefringence according to the preceding claim characterized in that the plasmonic filter (3) comprises: - a metal compound (3 ') from conductive materials selected from Silver, l Aluminum, Silicon, Gold, Chromium, Zinc, Copper, Nickel, Cobalt, Lithium, Platinum Carbon Nanotubes, Boron Nitride - the upper surface of the metal compound (3) is textured in parallel trenches of triangular shape (3 ") with sloping trench walls lower (3 °) at 90 ° and trench width less than or equal to 50micron characterizing the pitch of trenches forming the trench walls - the compound metal has a rear face (3 "') coated with an encapsulant material selected from ethylene vinyl acetate, thermoplastics, silicones, acrylics

3 - photovoltaic optical device with frontal plasmonic filtration and local variable rear multi-refraction according to the preceding claim characterized in that the plasmonic filter (3) has a length equal to the row of solar cells (1) and constitutes a reflective band.

4 - Photovoltaic optical device with frontal plasmonic filtration and local rear variable multirefringence according to claim 2, characterized in that the reflective band constituting the plasmonic filter (3) has a width of less than or equal to 60 mm per unit of reflective band.

5 - Photovoltaic optical device with frontal plasmonic filtration and local rear variable multirefringence according to claim 1, characterized in that the free passage of light entering and exiting through the photovoltaic optical device is of a width (e) between two rows of solar cells (1) minus the reflective bandwidth (3) constituting the frontal plasmonic filter and the length of the row of solar cells (1).

6 - Photovoltaic optical device with frontal plasmonic filtration and local rear variable multirefringence according to claim 1, characterized in that the plasmonic filter (3) with its textured upper face (3 ") is oriented towards the active upper face of solar cells ( 1) and is encapsulated between the upper face of the matrix (2) of solar cells (1) and the surface (4 ') of the incoming diopter (4) by an encapsulating material (5) selected from ethylene vinyl acetate, the thermo-plastics, silicones, acrylics and that the underside of the matrix (2) is encapsulated with the upper face (7 ') of the outgoing diopter (7) by an encapsulating material (6) selected from ethylene vinyl acetate , thermoplastics, silicones, acrylics.

7 - Photovoltaic optical device with frontal plasmonic filtration and local rear variable multirefringence according to claims 1, 2, 3, 4, 6 characterized in that the reflective band constituting the plasmonic filter (3) has a width less than or equal to 1 / 3 of the distance (e) between two rows of solar cells 3 and the median axis of the plasmonic filter (3) is positioned at a distance from its median axis of the plasmonic filter (3). ) equal to 1/2 of (e) distance separating two rows of cells (1).

8 - Photovoltaic optical device with plasmonic filtration and local rear variable multirefringence according to claim 1, characterized in that the surface (8s) of the variable multirefringent filter (8) has a surface equal to the area (2s) of the matrix (2) of solar cells (1) and constitutes three parallel planes between the plasmonic filter (3) and the matrix of cells (2) and the locally textured variable multirefringent filter (8) (8t1) so that the dichroism resulting from the filter (8) is positioned on the surface (7 ") superimposed at any point of this area (2s) and in parallel at any point of this area (2s) behind the outgoing diopter (7) and the plasmonic filter (3).

9 - Photovoltaic optical device with frontal plasmonic filtration and local rear variable multirefringence according to claim 1, characterized in that the variable multi-refractive filter (8) comprises: an interface (8i) for bonding from materials chosen from acrylics, thermoplastics, silicones a combination of layers (8a) and (8b) forming a nano-laminate each of which (8a) and (8b) varies in thickness between 2 Angstrom and 500 Angstriim each layer (8a) is the first and the last layer of nano-laminate with a real refractive index between 1.45 and 1.55 on the spectral band of 300 to 1600 nm the layer (8b) is the combination of (8a) whose refractive index is actual ranges between 1.6 and 2 on the spectral band of 300 to 1600nm. Texturing by planes of an angle less than or equal to 60 ° over a width (8t1) corresponding to the strip subjected to the free passage of light (e) A non-textured area by a horizontal plane of the nano-laminate defined in width ( 8c1) less than or equal to the width of the row of solar cells (1)

10 - Photovoltaic optical device with frontal plasmonic filtration and local variable rear multi-refraction according to the preceding claim characterized in that the variable multi-refractive filter (8) consists of a dichroism between X / 8 and X / 2 of the incident spectrum for a length of d given X wave and whose interface (8i) has a texturing of its localized surface whose surface is defined by (8t1) 35 40 45 50 55 10 60