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WO2025114369A1 - Improved photovoltaic cell comprising a connection interface - Google Patents

Improved photovoltaic cell comprising a connection interface Download PDF

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Publication number
WO2025114369A1
WO2025114369A1 PCT/EP2024/083775 EP2024083775W WO2025114369A1 WO 2025114369 A1 WO2025114369 A1 WO 2025114369A1 EP 2024083775 W EP2024083775 W EP 2024083775W WO 2025114369 A1 WO2025114369 A1 WO 2025114369A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
cell
photovoltaic
cells
front face
photovoltaic 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/EP2024/083775
Other languages
French (fr)
Inventor
Philippe Voarino
Romain Cariou
Julien GAUME
Clément JAMIN
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 WO2025114369A1 publication Critical patent/WO2025114369A1/en
Pending legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

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Classifications

    • HELECTRICITY
    • H10SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10FINORGANIC SEMICONDUCTOR DEVICES SENSITIVE TO INFRARED RADIATION, LIGHT, ELECTROMAGNETIC RADIATION OF SHORTER WAVELENGTH OR CORPUSCULAR RADIATION
    • H10F19/00Integrated devices, or assemblies of multiple devices, comprising at least one photovoltaic cell covered by group H10F10/00, e.g. photovoltaic modules
    • H10F19/90Structures for connecting between photovoltaic cells, e.g. interconnections or insulating spacers
    • H10F19/902Structures for connecting between photovoltaic cells, e.g. interconnections or insulating spacers for series or parallel connection of photovoltaic cells
    • HELECTRICITY
    • H10SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10FINORGANIC SEMICONDUCTOR DEVICES SENSITIVE TO INFRARED RADIATION, LIGHT, ELECTROMAGNETIC RADIATION OF SHORTER WAVELENGTH OR CORPUSCULAR RADIATION
    • H10F10/00Individual photovoltaic cells, e.g. solar cells
    • H10F10/10Individual photovoltaic cells, e.g. solar cells having potential barriers
    • H10F10/16Photovoltaic cells having only PN heterojunction potential barriers
    • HELECTRICITY
    • H10SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10FINORGANIC SEMICONDUCTOR DEVICES SENSITIVE TO INFRARED RADIATION, LIGHT, ELECTROMAGNETIC RADIATION OF SHORTER WAVELENGTH OR CORPUSCULAR RADIATION
    • H10F77/00Constructional details of devices covered by this subclass
    • H10F77/93Interconnections
    • H10F77/933Interconnections for devices having potential barriers
    • H10F77/935Interconnections for devices having potential barriers for photovoltaic devices or modules
    • H10F77/939Output lead wires or elements
    • YGENERAL 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
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02EREDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E10/00Energy generation through renewable energy sources
    • Y02E10/50Photovoltaic [PV] energy

Definitions

  • the present invention relates to the field of photovoltaic modules, which comprise a set of photovoltaic cells (single junction, multi-junction) electrically connected to each other, and preferably photovoltaic cells based on monocrystalline silicon or multicrystalline silicon.
  • a photovoltaic module is an assembly of photovoltaic cells arranged side by side between a first transparent layer forming a front face of the photovoltaic module and a second layer forming a rear face of the photovoltaic module.
  • the first layer forming the front face of the photovoltaic module is advantageously transparent to allow the photovoltaic cells to receive a luminous flux. It is traditionally made from a single glass plate, in particular tempered glass, with a thickness typically between fifty micrometers and five millimeters, conventionally of the order of three millimeters.
  • the second layer forming the rear face of the photovoltaic module can be made from glass, metal or plastic, among others. It is often formed by a polymer structure based on an electrically insulating polymer, for example of the polyethylene terephthalate (PET) or polyamide (PA) type, which can be protected by one or more layers based on fluorinated polymers, such as polyvinyl fluoride (PVF) or polyvinylidene fluoride (PVDF), and having a thickness of the order of 300 ⁇ m.
  • PET polyethylene terephthalate
  • PA polyamide
  • fluorinated polymers such as polyvinyl fluoride (PVF) or polyvinylidene fluoride (PVDF)
  • the photovoltaic cells can be electrically connected to each other by front and rear electrical contact elements, called connecting conductors, and formed for example by strips of tinned copper, respectively arranged against the front faces (faces facing the front face of the photovoltaic module intended to receive a luminous flux) and rear faces (faces facing the rear face of the photovoltaic module) of each of the photovoltaic cells.
  • front and rear electrical contact elements called connecting conductors
  • the photovoltaic cells located between the first and second layers forming respectively the front and rear faces of the photovoltaic module, can be encapsulated.
  • the chosen encapsulant corresponds to a polymer of the elastomer (or rubber) type, and can for example consist of the use of two layers (or films) of polyethylene-vinyl acetate (EVA) between which the photovoltaic cells and the cell connection conductors are arranged.
  • EVA polyethylene-vinyl acetate
  • a classic example of a photovoltaic module 1 comprising photovoltaic cells 4 based on monocrystalline or multicrystalline silicon has thus been partially and schematically represented, respectively in section in Figure 1 and in exploded view in Figure 2.
  • the photovoltaic module 1 comprises a front face 2, generally made of transparent tempered glass with a thickness of approximately three millimeters, and a rear face 5, for example made of a polymer sheet, opaque or transparent, single-layer or multi-layer, having a Young's modulus greater than four hundred Mega Pascals at room temperature.
  • the photovoltaic cells 4 are the photovoltaic cells 4, electrically connected to each other by connecting conductors 6 attached by gluing using points of a first electrically conductive adhesive 90 to form chains 4.10 and 4.20 of photovoltaic cells 4 - also designated by the term "String" of photovoltaic cells 4.
  • the chains 4.10 and 4.20 are immersed between two front 3a and rear 3b layers of encapsulating material both forming an encapsulating assembly 3.
  • Figures 1 and 2 also show the junction box 7 of the photovoltaic module 1, intended to receive the wiring necessary for operating the module.
  • this junction box 7 is made of plastic or rubber, and is completely waterproof.
  • An electrical harness 10 comprising a first conductor 10.1 and a second conductor 10.2, generally made of silver, electrically connects the chains 4.10 and 4.20 to the junction box 7.
  • the first conductor 10.1 connects, using dots of a second electrically conductive adhesive 91, the start cell 4.11 of the chain 4.10 and the start cell 4.21 of the chain 4.20 to the junction box 7.
  • the second conductor 10.2 connects, using dots of adhesive 91, the end cell 4.12 of the chain 4.10 and the end cell 4.22 of the chain 4.20 to the junction box 7.
  • the adhesive 91 is specific to the bonding of silicon to silver and is generally different from the adhesive 90.
  • heterojunction photovoltaic cells 8 which are likely to degrade more quickly at temperature, particularly during the interconnection steps. Such cells have improved solar efficiencies compared to other crystalline silicon cells.
  • a module comprising such cells is shown in Figure 3.
  • strings 9 of cells 4 by replacing the connecting conductors 6 between the cells 8 by a partial covering of the cells 8 in the manner of roof tiles.
  • This technology is called “tiling” or “shingle” and is shown in Figures 4 and 5.
  • the cells 8 are connected to each other by gluing using adhesive strips 90 to form strings - here a first string 8.10 and a second string 8.20.
  • the first string 8.10 comprises a start cell 8.11 and an end cell 8.12 connected by intermediate cells 8.13 - here three in number.
  • the second string 8.20 comprises a start cell 8.21 and a end cell 8.22 connected by intermediate cells 8.23 - here three in number.
  • the other arrangements front face 2, encapsulant 3, rear face 5, junction box 7, harness 10) of module 1 remain identical.
  • the design of the photovoltaic modules 1 described above must be modified so that the modules withstand the specific thermal cycling of objects in low Earth orbit, namely a transition from -120 degrees centigrade to + 120 degrees centigrade over a time interval of one and a half hours.
  • the failure of the photovoltaic module 1 is caused by the degradation of the adhesive 91 at the connections of the start cells 8.11, 8.21 and end cells 8.12, 8.22 with the harness 10.
  • the invention aims to improve the durability of a photovoltaic module for space or stratospheric applications.
  • an electrical connection interface comprising a silicon support which has a front face and a rear face opposite the front face, in which the front face comprises a solder connection with a connector intended to be connected to an electrical harness, and the rear face comprises an electrically conductive zone.
  • welded connection means any connection resulting in at least partial melting of the support and/or the connector, and/or of a bonding filler metal.
  • the connector includes at least one relaxation loop.
  • the front and/or back face is at least partially metallized.
  • the invention also relates to a photovoltaic cell for tile installation comprising a connection interface as described above and in which the silicon support comprises a first N-doped layer and a second P-doped layer, the first layer and the second layer being separated by a space charge region.
  • the silicon support comprises a first N-doped layer and a second P-doped layer, the first layer and the second layer being separated by a space charge region.
  • connection area extends over a fraction of the surface, the underlying area of which is isolated from the rest of the space charge area, preferably by etching.
  • the first layer of the underlying area includes a portion that is N-doped.
  • the second layer includes a space charge region.
  • the third layer includes a third portion which is P-doped.
  • Etching makes it possible to isolate these first two layers at the connection zone from the rest of the PN junction.
  • An electrical shunt connects the front and rear faces.
  • the cell is of the heterojunction type.
  • the invention also relates to a photovoltaic module comprising a connection interface and/or a cell as described above.
  • Figure 1 is a schematic cross-sectional representation of a known photovoltaic module
  • Figure 2 is an exploded perspective schematic representation of a known photovoltaic module
  • Figure 3 is an exploded perspective schematic representation of a known photovoltaic module with heterojunction cells
  • Figure 4 is an exploded perspective schematic representation of a known photovoltaic module with heterojunction cells arranged in a tiled manner
  • Figure 5 is a schematic sectional representation of the photovoltaic module of Figure 4
  • Figure 6 is a partial perspective schematic representation of a photovoltaic module according to a first embodiment of the invention
  • Figure 7 is a partial perspective schematic representation of a connection interface according to a first embodiment of the invention
  • Figure 8 is a schematic sectional representation of a first step of implementing the connection interface of Figure 7
  • Figure 9 is a schematic sectional representation of a second step of implementing the connection interface of Figure 7
  • Figure 10 is a schematic sectional representation of a third step of implementing the connection interface of Figure 7
  • Figure 11 is a
  • an electrical connection interface 20 comprises a silicon support 21 which has a front face 22 and a rear face 23 opposite the front face 22.
  • the support 21 is here of rectangular shape and has two large edges 24.1 and 24.2 of great length L24 substantially equal to the width 18 of a cell 8 - here a cell of size M2 of one hundred and fifty-six millimeters on each side.
  • the faces are metallized - here with silver - to a thickness of ten microns by screen printing.
  • the screen printing on the front face 22 is carried out so as to define a front metallized welding zone 25 and leave free a front non-metallized zone 26.
  • the screen printing on the rear face 23 is carried out so as to define a rear metallized bonding zone 27 and leave free a rear non-metallized zone 28.
  • the metallized areas 25 and 27 extend respectively along the edges 24.1 and 24.2 in a "head-to-tail" configuration.
  • the non-metallized areas 26 and 28 extend respectively along the edges 24.2 and 24.1 in a "head-to-tail” configuration.
  • the areas 25 and 26 are separated by a front boundary 29.1.
  • the areas 27 and 28 are separated by a rear boundary 29.2.
  • a first end 31 of a silver connector 30 is attached by PRGW (Parallel Gap Resistance Welding) type welding to the area 25.
  • PRGW Parallel Gap Resistance Welding
  • the second end 32 of the connector 30 is connected by welding to the conductor 10.1.
  • the connector 30 comprises a relaxation loop 33.
  • a relaxation loop designates a portion of the conductor which has an inflection point on either side of which the tangents to the neutral fiber of the conductor are not parallel.
  • Such a loop allows thermomechanical relaxation, that is to say that it totally or partially absorbs the parasitic forces which could be induced on the connector by temperature gradients or external mechanical forces.
  • the interface 20 is positioned between the conductor 10.1 of the harness 10 and the start cell 8.11 so that the bonding zone 27 of the interface 20 faces the front face 8.112 of the cell 8.11.
  • the rear border 29.2 is substantially in line with the free edge of the cell 8.11b (figure 8).
  • a bead of adhesive 90 is deposited on the front face 8.112 near a free edge 8.111 of the cell 8.11 (figure 9).
  • the interface 20 is then moved so as to bring the bead of adhesive 90 into contact with the bonding zone 27 of the interface 20.
  • the end 32 of the connector 30 is then welded to the conductor 10.1 (figure 10).
  • a photovoltaic module 1 is obtained having improved durability under spatial conditions.
  • the welding connections which connect the conductor 10.1 to the welding zone 25 of the interface 20 are notoriously resistant to spatial conditions.
  • the adhesive connection 90 between the bonding zone 27 of the interface 20 and the start cell 8.11 is also resistant to spatial conditions.
  • connection of the conductor 10.1 to the start cell 8.11 is carried out in parallel with the operations of connecting the conductor 10.2 to the end cell 8.12 by means of a second interface 40 identical to the interface 20.
  • the installation method is identical to that described with reference to the interface 20.
  • the interface 20 is integrated into the photovoltaic cell 8 to form a cell optimized photovoltaic 50.
  • the cell 50 then comprises a support 51 made of Silicon which has a front face 52 and a rear face 53.
  • the cell 50 is of substantially rectangular shape comprising two small edges 54.1 and 54.2.
  • the support 51 comprises a first layer 51.1 doped N (with Phosphorus) and a second layer 51.2 doped P (with boron), the first layer 51.1 and the second layer 51.2 are separated by a space charge zone 51.3 in order to form a heterojunction cell.
  • the front face 52 comprises a silver-plated soldering area 55 and a silver-plated soldering area 56.
  • the rear face 53 comprises a silver-plated soldering area 57.
  • the areas 56 and 57 extend along the edge 54.2.
  • the area 55 extends along the edge 54.1.
  • the area 56 may be continuous or discontinuous and occupies an area of 0.1 to 10 percent of the total area of the cell 50, preferably 0.5 to 5 percent of the total area of the cell 50.
  • the portions of the layers 51.1, 51.2 and 51.3 located directly above the welding zones 55, 56 and 57 may be modified, in addition to a possible adaptation of the welding parameters.
  • an insulating segment 60 produced by etching and which extends from the front face 52 of the cell 50 to pass through the layer 51.1, the PN space charge zone 51.3 and extend into the layer 51.2.
  • the segment 60 then extends beyond the space charge zone 51.3.
  • This segment 60 defines a first portion 61 of the layer 51.3 which is isolated from the rest of the layer 51.3.
  • the portion 61 extends, here, substantially directly above the zone 56.
  • the layer 51.1 comprises a second portion 62 which is P-doped.
  • the second layer 51.2 comprises, for its part, a third portion 63 which is N-doped.
  • the portions 62 and 63 extend, here, respectively substantially directly above the zones 56 and 55.
  • the cell 50 comprises an electrical shunt 64 connecting the front face 52 and the rear face 53.
  • This shunt 64 ideally takes the form of a metal braid whose ends 64.1 and 64.2 are respectively connected by soldering to the zones 56 and 57.
  • optimized cells 50 can be integrated into the cell chain 8.10 to replace the start cells 8.11 and end cells 8.12 as shown in Figure 16.
  • the cell chain 8.10 then comprises a first optimized start cell 50.11, three intermediate cells 8.13 and a second optimized end cell 50.12.
  • a connector 30.11 is soldered to the area 55.11 of the optimized cell 50.11 to connect it to the conductor 10.1.
  • the area 56.11 of the optimized cell 50.11 is connected to the rear face of a cell 8.13 by gluing with adhesive 90.
  • the intermediate cells 8.13 are arranged in a tiled pattern and connected to each other by gluing with adhesive 90.
  • the area 57.12 of the optimized cell 50.12 is connected to the front face of a cell 8.13 by gluing with adhesive 90.
  • a connector 30.12 is soldered to the area 56.12 of the optimized cell 50.12 to connect it to the conductor 10.2.
  • the chain of cells 8.10 is entirely produced by assembling optimized cells 50.
  • the chain of cells 8.10 then comprises a first optimized cell 50.11 at the start, three intermediate cells 50.13 and a second optimized cell 50.12 at the end.
  • a connector 30.11 is soldered onto the area 55.11 of the optimized cell 50.11 to connect it to the conductor 10.1.
  • the area 56.11 of the optimized cell 50.11 is connected to the rear face of a cell 50.13 by gluing with adhesive 90.
  • the intermediate cells 50.13 are arranged in a tiled pattern and connected to each other by gluing with adhesive 90.
  • the area 57.12 of the optimized cell 50.12 is connected to the front face of a cell 50.13 by gluing with adhesive 90.
  • a connector 30.12 is soldered to the area 56.12 of the optimized cell 50.12 to connect it to the conductor 10.2.
  • the interface 20 is preferably non-photoactive. This means that it is not designed to generate an electric current under the effect of light radiation.
  • it is advantageously made of a silicon wafer doped according to a single type of conductivity, either P or N. Unlike photovoltaic cells, this wafer does not include a PN junction.
  • the interface has a length strictly less than that of the photovoltaic cells to which it is welded. More specifically, this length is preferably less than half the length of the photovoltaic cell. This reduced dimension allows the interface to minimize the space occupied at the end of the chain while remaining large enough to provide a welding zone and a bonding zone on both sides.
  • Choosing a material such as P- or N-doped silicon to form the interface offers several advantages. In addition to its compatibility with the manufacturing process of photovoltaic cells and modules, it ensures increased mechanical and electrical robustness at the interface. In addition, the absence of photoactivity ensures that the interface does not disrupt the operation of adjacent cells.
  • the invention also applies to a support metallized on one side only. This is turned over depending on whether it is intended to be connected to a cell at the start or end of the chain; although here the metallization is carried out by screen printing to obtain a thickness of ten microns, the invention also applies to other metallization processes such as for example high-speed projection (HVOF) to obtain thicknesses preferably between ten and thirty microns, the metallization material being able to be freely chosen from different conductive metals such as for example aluminum or copper; although here the silver screen printing is carried out so as to define a welding zone and a bonding zone, the invention also applies to an interface of which one or two faces are fully metallized, the bonding being carried out on the metallization; although here the connector is attached by PGRW welding to the metallized area, the invention also applies to other types of heat-welded connection such as for example brazing, TIG welding, with or without filler metal; although here

Landscapes

  • Photovoltaic Devices (AREA)
  • Connections Effected By Soldering, Adhesion, Or Permanent Deformation (AREA)

Abstract

An electrical connection interface (20) comprising a silicon support (21) which has a front face (22) and a rear face (23) opposite the front face (22), wherein the front face (22) comprises a welded connection with a connector (30) intended to be connected to an electrical harness (10) and the rear face comprises an electrically conductive zone. A cell comprising such an interface (20). A photovoltaic module comprising such a cell.

Description

DESCRIPTION DESCRIPTION

TITRETITLE

CELLULE PHOTOVOLTAÏQUE AMÉLIORÉE COMPRENANT UNE INTERFACE DE CONNEXIONIMPROVED PHOTOVOLTAIC CELL INCLUDING A CONNECTION INTERFACE

DOMAINE TECHNIQUE TECHNICAL FIELD

La présente invention se rapporte au domaine des modules photovoltaïques, qui comportent un ensemble de cellules photovoltaïques (simple jonction, multi-jonctions) reliées entre elles électriquement, et préférentiellement des cellules photovoltaïques à base de silicium monocristallin ou m u Iticrista I lin. The present invention relates to the field of photovoltaic modules, which comprise a set of photovoltaic cells (single junction, multi-junction) electrically connected to each other, and preferably photovoltaic cells based on monocrystalline silicon or multicrystalline silicon.

ÉTAT DE LA TECHNIQUE ANTÉRIEURE STATE OF THE PRIOR ART

Un module photovoltaïque est un assemblage de cellules photovoltaïques disposées côte à côte entre une première couche transparente formant une face avant du module photovoltaïque et une seconde couche formant une face arrière du module photovoltaïque. A photovoltaic module is an assembly of photovoltaic cells arranged side by side between a first transparent layer forming a front face of the photovoltaic module and a second layer forming a rear face of the photovoltaic module.

La première couche formant la face avant du module photovoltaïque est avantageusement transparente pour permettre aux cellules photovoltaïques de recevoir un flux lumineux. Elle est traditionnellement réalisée en une seule plaque de verre, notamment du verre trempé, présentant une épaisseur typiquement comprise entre cinquante micromètres et cinq millimètres, classiquement de l'ordre de trois millimètres. The first layer forming the front face of the photovoltaic module is advantageously transparent to allow the photovoltaic cells to receive a luminous flux. It is traditionally made from a single glass plate, in particular tempered glass, with a thickness typically between fifty micrometers and five millimeters, conventionally of the order of three millimeters.

La deuxième couche formant la face arrière du module photovoltaïque peut quant à elle être réalisée à base de verre, de métal ou de plastique, entre autres. Elle est souvent formée par une structure polymérique à base d'un polymère isolant électrique, par exemple du type polytéréphtalate d'éthylène (PET) ou polyamide (PA), pouvant être protégée par une ou des couches à base de polymères fluorés, comme le polyfluorure de vinyle (PVF) ou le polyfluorure de vinylidène (PVDF), et ayant une épaisseur de l'ordre de 300 pm. Les cellules photovoltaïques peuvent être reliées électriquement entre elles par des éléments de contact électrique avant et arrière, appelés conducteurs de liaison, et formés par exemple par des bandes de cuivre étamé, respectivement disposées contre les faces avant (faces se trouvant en regard de la face avant du module photovoltaïque destinée à recevoir un flux lumineux) et arrière (faces se trouvant en regard de la face arrière du module photovoltaïque) de chacune des cellules photovoltaïques. The second layer forming the rear face of the photovoltaic module can be made from glass, metal or plastic, among others. It is often formed by a polymer structure based on an electrically insulating polymer, for example of the polyethylene terephthalate (PET) or polyamide (PA) type, which can be protected by one or more layers based on fluorinated polymers, such as polyvinyl fluoride (PVF) or polyvinylidene fluoride (PVDF), and having a thickness of the order of 300 μm. The photovoltaic cells can be electrically connected to each other by front and rear electrical contact elements, called connecting conductors, and formed for example by strips of tinned copper, respectively arranged against the front faces (faces facing the front face of the photovoltaic module intended to receive a luminous flux) and rear faces (faces facing the rear face of the photovoltaic module) of each of the photovoltaic cells.

Par ailleurs, les cellules photovoltaïques, situées entre les première et deuxième couches formant respectivement les faces avant et arrière du module photovoltaïque, peuvent être encapsulées. De façon classique, l'encapsulant choisi correspond à un polymère du type élastomère (ou caoutchouc), et peut par exemple consister en l'utilisation de deux couches (ou films) de polyéthylène-acétate de vinyle (EVA) entre lesquelles sont disposées les cellules photovoltaïques et les conducteurs de liaison des cellules. Furthermore, the photovoltaic cells, located between the first and second layers forming respectively the front and rear faces of the photovoltaic module, can be encapsulated. Conventionally, the chosen encapsulant corresponds to a polymer of the elastomer (or rubber) type, and can for example consist of the use of two layers (or films) of polyethylene-vinyl acetate (EVA) between which the photovoltaic cells and the cell connection conductors are arranged.

On a ainsi représenté partiellement et schématiquement, respectivement en coupe sur la figure 1 et en vue éclatée sur la figure 2, un exemple classique de module photovoltaïque 1 comportant des cellules photovoltaïques 4 à base de silicium monocristallin ou multicristallin. A classic example of a photovoltaic module 1 comprising photovoltaic cells 4 based on monocrystalline or multicrystalline silicon has thus been partially and schematically represented, respectively in section in Figure 1 and in exploded view in Figure 2.

Comme décrit précédemment, le module photovoltaïque 1 comporte une face avant 2, généralement réalisée en verre trempé transparent d'épaisseur d'environ trois millimètres, et une face arrière 5, par exemple constituée par une feuille polymère, opaque ou transparente, monocouche ou multicouche, ayant un module de Young supérieur à quatre-cents Méga Pascals à température ambiante. As described above, the photovoltaic module 1 comprises a front face 2, generally made of transparent tempered glass with a thickness of approximately three millimeters, and a rear face 5, for example made of a polymer sheet, opaque or transparent, single-layer or multi-layer, having a Young's modulus greater than four hundred Mega Pascals at room temperature.

Entre les faces avant 2 et arrière 5 du module photovoltaïque 1 se situent les cellules photovoltaïques 4, reliées électriquement entre elles par des conducteurs de liaison 6 rapportés par collage à l'aide de points d'un premier adhésif électriquement conducteur 90 pour former des chaînes 4.10 et 4.20 de cellules photovoltaïques 4 - également désignées par le terme « String » de cellules photovoltaïques 4. Les chaînes 4.10 et 4.20 sont immergées entre deux couches avant 3a et arrière 3b de matériau d'encapsulation formant toutes les deux un ensemble encapsulant 3. Between the front 2 and rear 5 faces of the photovoltaic module 1 are the photovoltaic cells 4, electrically connected to each other by connecting conductors 6 attached by gluing using points of a first electrically conductive adhesive 90 to form chains 4.10 and 4.20 of photovoltaic cells 4 - also designated by the term "String" of photovoltaic cells 4. The chains 4.10 and 4.20 are immersed between two front 3a and rear 3b layers of encapsulating material both forming an encapsulating assembly 3.

Par ailleurs, les figures 1 et 2 représentent également la boîte de jonction 7 du module photovoltaïque 1, destinée à recevoir le câblage nécessaire à l'exploitation du module. Classiquement, cette boîte de jonction 7 est réalisée en plastique ou en caoutchouc, et présente une étanchéité complète. Un harnais électrique 10 comprenant un premier conducteur 10.1 et un deuxième conducteur 10.2, généralement en argent, relie électriquement les chaînes 4.10 et 4.20 à la boite de jonction 7. Le premier conducteur 10.1 relie, à l'aide de points d'un deuxième adhésif électriquement conducteur 91, la cellule de début 4.11 de la chaîne 4.10 et la cellule de début 4.21 de la chaîne 4.20 à la boite de jonction 7. Le deuxième conducteur 10.2 relie, à l'aide de points d'adhésif 91, la cellule de fin 4.12 de la chaînes 4.10 et la cellule de fin 4.22 de la chaîne 4.20 à la boite de jonction 7. L'adhésif 91 est spécifique au collage du silicium sur l'argent et est généralement différent de l'adhésif 90. Furthermore, Figures 1 and 2 also show the junction box 7 of the photovoltaic module 1, intended to receive the wiring necessary for operating the module. Conventionally, this junction box 7 is made of plastic or rubber, and is completely waterproof. An electrical harness 10 comprising a first conductor 10.1 and a second conductor 10.2, generally made of silver, electrically connects the chains 4.10 and 4.20 to the junction box 7. The first conductor 10.1 connects, using dots of a second electrically conductive adhesive 91, the start cell 4.11 of the chain 4.10 and the start cell 4.21 of the chain 4.20 to the junction box 7. The second conductor 10.2 connects, using dots of adhesive 91, the end cell 4.12 of the chain 4.10 and the end cell 4.22 of the chain 4.20 to the junction box 7. The adhesive 91 is specific to the bonding of silicon to silver and is generally different from the adhesive 90.

Il existe également des cellules photovoltaïques 8 dites à hétérojonction qui sont susceptibles de se dégrader plus rapidement à la température, en particulier lors des étapes d'interconnexion. De telles cellules présentent des rendements solaires améliorés par rapport aux autres cellules à silicium cristallin. Un module comportant de telles cellules est représenté en figure 3. There are also so-called heterojunction photovoltaic cells 8 which are likely to degrade more quickly at temperature, particularly during the interconnection steps. Such cells have improved solar efficiencies compared to other crystalline silicon cells. A module comprising such cells is shown in Figure 3.

Il est également connu de réaliser des chaînes 9 de cellules 4 en remplaçant les conducteurs de liaison 6 entre les cellules 8 par un recouvrement partiel des cellules 8 à la manière des tuiles d'un toit. Cette technologie est appelée « tuilage » ou « shingle » et est représentée en figures 4 et 5. Les cellules 8 sont reliées les unes aux autres par collage à l'aide de bandes d'adhésif 90 pour former des chaînes - ici une première chaîne 8.10 et une deuxième chaîne 8.20. La première chaîne 8.10 comprend une cellule de début 8.11 et une cellule de fin 8.12 reliées par des cellules intermédiaires 8.13 - ici au nombre de trois. La deuxième chaîne 8.20 comprend une cellule de début 8.21 et une cellule de fin 8.22 reliées par des cellules intermédiaires 8.23 - ici au nombre de trois. Les autres dispositions (face avant 2, encapsulant 3, face arrière 5, boite de jonction 7, harnais 10) du module 1 demeurent identiques. Pour des applications spatiales, la conception des modules photovoltaïques 1 décrite ci-dessus doit être modifiée de manière à ce que les modules tiennent le cyclage thermique spécifique des objets en orbite terrestre basse, à savoir un passage de -120 degrés centigrades à + 120 degrés centigrades sur un intervalle de temps d'une heure et demie. Soumis à ces conditions, la ruine du module photovoltaïque 1 est provoquée par la dégradation de l'adhésif 91 au niveau des connexions des cellules de début 8.11, 8.21 et de fin 8.12, 8.22 avec le harnais 10. It is also known to produce strings 9 of cells 4 by replacing the connecting conductors 6 between the cells 8 by a partial covering of the cells 8 in the manner of roof tiles. This technology is called "tiling" or "shingle" and is shown in Figures 4 and 5. The cells 8 are connected to each other by gluing using adhesive strips 90 to form strings - here a first string 8.10 and a second string 8.20. The first string 8.10 comprises a start cell 8.11 and an end cell 8.12 connected by intermediate cells 8.13 - here three in number. The second string 8.20 comprises a start cell 8.21 and a end cell 8.22 connected by intermediate cells 8.23 - here three in number. The other arrangements (front face 2, encapsulant 3, rear face 5, junction box 7, harness 10) of module 1 remain identical. For space applications, the design of the photovoltaic modules 1 described above must be modified so that the modules withstand the specific thermal cycling of objects in low Earth orbit, namely a transition from -120 degrees centigrade to + 120 degrees centigrade over a time interval of one and a half hours. Subject to these conditions, the failure of the photovoltaic module 1 is caused by the degradation of the adhesive 91 at the connections of the start cells 8.11, 8.21 and end cells 8.12, 8.22 with the harness 10.

OBJET DE L'INVENTION SUBJECT OF THE INVENTION

L'invention a pour objet d'améliorer la durabilité d'un module photovoltaïque pour des applications spatiales ou stratosphériques. The invention aims to improve the durability of a photovoltaic module for space or stratospheric applications.

EXPOSÉ DE L'INVENTION STATEMENT OF THE INVENTION

A cet effet, on prévoit une interface de connexion électrique comprenant un support en silicium qui présente une face avant et une face arrière opposée à la face avant, dans lequel la face avant comprend une liaison par soudage avec un connecteur destiné à être relié à un harnais électrique, et la face arrière comprend une zone électriquement conductrice. For this purpose, an electrical connection interface is provided comprising a silicon support which has a front face and a rear face opposite the front face, in which the front face comprises a solder connection with a connector intended to be connected to an electrical harness, and the rear face comprises an electrically conductive zone.

Au sens de la présente demande, on désigne par « liaison par soudage » toute liaison entraînant la fusion au moins partielle du support et/ou du connecteur, et/ou d'un métal d'apport de liaison. For the purposes of this application, "welded connection" means any connection resulting in at least partial melting of the support and/or the connector, and/or of a bonding filler metal.

Selon d'autres modes de réalisation particuliers, non exclusifs et optionnels de l'invention : According to other particular, non-exclusive and optional embodiments of the invention:

Le connecteur comprend au moins une boucle de relaxation. The connector includes at least one relaxation loop.

La face avant et/ou la face arrière est au moins partiellement métallisée. The front and/or back face is at least partially metallized.

L'invention concerne également une cellule photovoltaïque pour pose en tuile comprenant une interface de connexion telle que décrite ci-dessus et dans laquelle le support en silicium comprend une première couche dopée N et une deuxième couche dopée P, la première couche et la deuxième couche étant séparées par une zone de charge d'espace. Avantageusement : The invention also relates to a photovoltaic cell for tile installation comprising a connection interface as described above and in which the silicon support comprises a first N-doped layer and a second P-doped layer, the first layer and the second layer being separated by a space charge region. Advantageously:

La zone de connexion s'étend sur une fraction de la surface, dont la zone sous- jacente est isolée du reste de la zone de charge d'espace, préférentiellement par gravure. The connection area extends over a fraction of the surface, the underlying area of which is isolated from the rest of the space charge area, preferably by etching.

La première couche de la zone sous-jacente comprend une portion qui est dopée N. The first layer of the underlying area includes a portion that is N-doped.

La deuxième couche comprend une zone de charge d'espace. The second layer includes a space charge region.

La troisième couche comprend une troisième portion qui est dopée P. The third layer includes a third portion which is P-doped.

La gravure permet d'isoler ces 2 premières couches au niveau de la zone de connexion du reste de la jonction PN. Etching makes it possible to isolate these first two layers at the connection zone from the rest of the PN junction.

Un shunt électrique relie la face avant et la face arrière. An electrical shunt connects the front and rear faces.

La cellule est de type à hétérojonction. The cell is of the heterojunction type.

L'invention concerne également un module photovoltaïque comprenant une interface de connexion et/ou une cellule telle que décrite ci-dessus. The invention also relates to a photovoltaic module comprising a connection interface and/or a cell as described above.

D'autres caractéristiques et avantages de l'invention apparaîtront à la lecture de la description qui suit d'un mode de réalisation particulier non limitatif de l'invention. Other characteristics and advantages of the invention will appear on reading the following description of a particular non-limiting embodiment of the invention.

BRÈVE DESCRIPTION DES DESSINS BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS

Il sera fait référence aux figures jointes parmi lesquelles : Reference will be made to the attached figures, including:

La figure 1 est une représentation schématique en coupe d'un module photovoltaïque connu ; la figure 2 est une représentation schématique en perspective éclatée d'un module photovoltaïque connu ; la figure 3 est une représentation schématique en perspective éclatée d'un module photovoltaïque connu à cellules à hétérojonction ; la figure 4 est une représentation schématique en perspective éclatée d'un module photovoltaïque connu à cellules à hétérojonction disposées en tuilage ; la figure 5 est une représentation schématique en coupe du module photovoltaïque de la figure 4 ; la figure 6 est une représentation schématique en perspective partielle d'un module photovoltaïque selon un premier mode de réalisation de l'invention ; la figure 7 est une représentation schématique en perspective partielle d'une interface de connexion selon un premier mode de réalisation de l'invention ; la figure 8 est une représentation schématique en coupe d'une première étape de mise en œuvre de l'interface de connexion de la figure 7 ; la figure 9 est une représentation schématique en coupe d'une deuxième étape de mise en œuvre de l'interface de connexion de la figure 7 ; la figure 10 est une représentation schématique en coupe d'une troisième étape de mise en œuvre de l'interface de connexion de la figure 7 ; la figure 11 est une représentation schématique en coupe d'une chaîne de cellules photovoltaïques selon un deuxième mode de réalisation de l'invention ; la figure 12 est une représentation schématique en perspective d'une cellule photovoltaïque selon un troisième mode de réalisation de l'invention ; la figure 13 est une représentation schématique en perspective d'une cellule photovoltaïque selon un quatrième mode de réalisation de l'invention ; la figure 14 est une représentation schématique en perspective d'une cellule photovoltaïque selon un cinquième mode de réalisation de l'invention ; la figure 15 est une représentation schématique en perspective d'une cellule photovoltaïque selon un sixième mode de réalisation de l'invention ; la figure 16 est une représentation schématique en perspective d'une chaîne de cellules photovoltaïques selon un septième mode de réalisation de l'invention ; la figure 17 est une représentation schématique en perspective d'une chaîne de cellules photovoltaïques selon un huitième mode de réalisation de l'invention. EXPOSÉ DÉTAILLÉ DE MODES DE RÉALISATION PARTICULIERS Figure 1 is a schematic cross-sectional representation of a known photovoltaic module; Figure 2 is an exploded perspective schematic representation of a known photovoltaic module; Figure 3 is an exploded perspective schematic representation of a known photovoltaic module with heterojunction cells; Figure 4 is an exploded perspective schematic representation of a known photovoltaic module with heterojunction cells arranged in a tiled manner; Figure 5 is a schematic sectional representation of the photovoltaic module of Figure 4; Figure 6 is a partial perspective schematic representation of a photovoltaic module according to a first embodiment of the invention; Figure 7 is a partial perspective schematic representation of a connection interface according to a first embodiment of the invention; Figure 8 is a schematic sectional representation of a first step of implementing the connection interface of Figure 7; Figure 9 is a schematic sectional representation of a second step of implementing the connection interface of Figure 7; Figure 10 is a schematic sectional representation of a third step of implementing the connection interface of Figure 7; Figure 11 is a schematic cross-sectional representation of a string of photovoltaic cells according to a second embodiment of the invention; Figure 12 is a schematic perspective representation of a photovoltaic cell according to a third embodiment of the invention; Figure 13 is a schematic perspective representation of a photovoltaic cell according to a fourth embodiment of the invention; Figure 14 is a schematic perspective representation of a photovoltaic cell according to a fifth embodiment of the invention; Figure 15 is a schematic perspective representation of a photovoltaic cell according to a sixth embodiment of the invention; Figure 16 is a schematic perspective representation of a string of photovoltaic cells according to a seventh embodiment of the invention; Figure 17 is a schematic perspective representation of a string of photovoltaic cells according to an eighth embodiment of the invention. DETAILED DESCRIPTION OF SPECIFIC EMBODIMENTS

En référence à la figure 6, une interface de connexion électrique 20 comprend un support 21 en silicium qui présente une face avant 22 et une face arrière 23 opposée à la face avant 22. Le support 21 est ici de forme rectangulaire et possède deux grand bords 24.1 et 24.2 de grande longueur L24 sensiblement égale à la largeur 18 d'une cellule 8- ici une cellule de taille M2 de cent cinquante-six millimètres de côté. Les faces sont métallisées -ici à l'argent- sur une épaisseur de dix microns par sérigraphie. Comme visible en figure 7, la sérigraphie sur la face avant 22 est réalisée de manière à définir une zone avant métallisée 25 de soudage et laisser libre une zone non métallisée 26 avant. La sérigraphie sur la face arrière 23 est réalisée de manière à définir une zone arrière métallisée 27 de collage et laisser libre une zone non métallisée 28 arrière. Les zones métallisées 25 et 27 s'étendent respectivement le long des bords 24.1 et 24.2 dans une configuration « tête-bêche ». Symétriquement, les zones non métallisées 26 et 28 s'étendent respectivement le long des bords 24.2 et 24.1 dans une configuration « tête- bêche ». Les zones 25 et 26 sont séparées par une frontière avant 29.1. Les zones 27 et 28 sont séparées par une frontière arrière 29.2. With reference to Figure 6, an electrical connection interface 20 comprises a silicon support 21 which has a front face 22 and a rear face 23 opposite the front face 22. The support 21 is here of rectangular shape and has two large edges 24.1 and 24.2 of great length L24 substantially equal to the width 18 of a cell 8 - here a cell of size M2 of one hundred and fifty-six millimeters on each side. The faces are metallized - here with silver - to a thickness of ten microns by screen printing. As visible in Figure 7, the screen printing on the front face 22 is carried out so as to define a front metallized welding zone 25 and leave free a front non-metallized zone 26. The screen printing on the rear face 23 is carried out so as to define a rear metallized bonding zone 27 and leave free a rear non-metallized zone 28. The metallized areas 25 and 27 extend respectively along the edges 24.1 and 24.2 in a "head-to-tail" configuration. Symmetrically, the non-metallized areas 26 and 28 extend respectively along the edges 24.2 and 24.1 in a "head-to-tail" configuration. The areas 25 and 26 are separated by a front boundary 29.1. The areas 27 and 28 are separated by a rear boundary 29.2.

Une première extrémité 31 d'un connecteur 30 en argent est rapportée par soudage de type PRGW (Parallel Gap Resistance Welding) sur la zone 25. La deuxième extrémité 32 du connecteur 30 est reliée par soudage au conducteur 10.1. A first end 31 of a silver connector 30 is attached by PRGW (Parallel Gap Resistance Welding) type welding to the area 25. The second end 32 of the connector 30 is connected by welding to the conductor 10.1.

Comme visible en figures 6 et 7, le connecteur 30 comprend une boucle de relaxation 33. Une boucle de relaxation désigne une portion du conducteur qui comporte un point d'inflexion de part et d'autre duquel les tangentes à la fibre neutre du conducteur ne sont pas parallèles. Une telle boucle permet un relaxation thermomécanique, c'est-à-dire qu'elle absorbe totalement ou partiellement les efforts parasites qui pourrait être induits sur le connecteur par des gradients de température ou des efforts mécaniques externes. As seen in Figures 6 and 7, the connector 30 comprises a relaxation loop 33. A relaxation loop designates a portion of the conductor which has an inflection point on either side of which the tangents to the neutral fiber of the conductor are not parallel. Such a loop allows thermomechanical relaxation, that is to say that it totally or partially absorbs the parasitic forces which could be induced on the connector by temperature gradients or external mechanical forces.

La mise en œuvre de l'interface 20 va maintenant être décrite en lien avec les figures 8 à 11. Selon une première étape, l'interface 20 est positionnée entre le conducteur 10.1 du harnais 10 et la cellule de début 8.11 de manière à ce que la zone de collage 27 de l'interface 20 fasse face à la face avant 8.112 de la cellule 8.11. Dans cette configuration, la frontière arrière 29.2 est sensiblement à l'aplomb du bord libre de la cellule 8.11b (figure 8). The implementation of the interface 20 will now be described in connection with figures 8 to 11. According to a first step, the interface 20 is positioned between the conductor 10.1 of the harness 10 and the start cell 8.11 so that the bonding zone 27 of the interface 20 faces the front face 8.112 of the cell 8.11. In this configuration, the rear border 29.2 is substantially in line with the free edge of the cell 8.11b (figure 8).

Selon une deuxième étape, un cordon d'adhésif 90 est déposé sur la face avant 8.112 à proximité d'un bord libre 8.111 de la cellule 8.11 (figure 9). On déplace alors l'interface 20 de manière à mettre en contact le cordon d'adhésif 90 et la zone de collage 27 de l'interface 20. L'extrémité 32 du connecteur 30 est ensuite soudée au conducteur 10.1 (figure 10). According to a second step, a bead of adhesive 90 is deposited on the front face 8.112 near a free edge 8.111 of the cell 8.11 (figure 9). The interface 20 is then moved so as to bring the bead of adhesive 90 into contact with the bonding zone 27 of the interface 20. The end 32 of the connector 30 is then welded to the conductor 10.1 (figure 10).

Après liaison de la cellule de fin 8.12 au conducteur 10.2 et encapsulation de la chaîne de cellules 8 ainsi réalisée, on obtient un module photovoltaïque 1 présentant une durabilité aux conditions spatiales améliorée. En effet, les liaisons par soudage qui relient le conducteur 10.1 a la zone de soudage 25 de l'interface 20 sont notoirement résistantes aux conditions spatiales. Enfin, la liaison par adhésif 90 entre la zone de collage 27 de l'interface 20 et la cellule de début 8.11 est également résistante aux conditions spatiales. After bonding the end cell 8.12 to the conductor 10.2 and encapsulating the cell string 8 thus produced, a photovoltaic module 1 is obtained having improved durability under spatial conditions. Indeed, the welding connections which connect the conductor 10.1 to the welding zone 25 of the interface 20 are notoriously resistant to spatial conditions. Finally, the adhesive connection 90 between the bonding zone 27 of the interface 20 and the start cell 8.11 is also resistant to spatial conditions.

Les éléments identiques ou analogues à ceux précédemment décrits porteront une référence numérique identique à celle-ci dans la description qui suit des deuxième, troisième, quatrième, cinquième, sixième, septième et huitième modes de réalisation de l'invention. Elements identical or analogous to those previously described will bear a numerical reference identical to this one in the following description of the second, third, fourth, fifth, sixth, seventh and eighth embodiments of the invention.

Selon un deuxième mode de réalisation représenté en figure 11, il est procédé, parallèlement aux opérations de connexion du conducteur 10.1 à la cellule de début 8.11, à la connexion du conducteur 10.2 à la cellule de fin 8.12 par le biais d'une deuxième interface 40 identique à l'interface 20. Le procédé de pose est identique à celui décrit en référence avec l'interface 20. According to a second embodiment shown in figure 11, the connection of the conductor 10.1 to the start cell 8.11 is carried out in parallel with the operations of connecting the conductor 10.2 to the end cell 8.12 by means of a second interface 40 identical to the interface 20. The installation method is identical to that described with reference to the interface 20.

Selon un troisième mode de réalisation représenté en figure 12, l'interface 20 est intégrée à la cellule photovoltaïque 8 pour former une cellule photovoltaïque optimisée 50. La cellule 50 comprend alors un support 51 en Silicium qui présente une face avant 52 et une face arrière 53. La cellule 50 est de forme sensiblement rectangulaire comprenant deux petits bords 54.1 et 54.2. Le support 51 comprend une première couche 51.1 dopée N (au Phosphore) et une deuxième couche 51.2 dopée P (au bore), la première couche 51.1 et la deuxième couche 51.2 sont séparées par une zone de charge d'espace 51.3 afin de former une cellule à hétérojonction. According to a third embodiment shown in figure 12, the interface 20 is integrated into the photovoltaic cell 8 to form a cell optimized photovoltaic 50. The cell 50 then comprises a support 51 made of Silicon which has a front face 52 and a rear face 53. The cell 50 is of substantially rectangular shape comprising two small edges 54.1 and 54.2. The support 51 comprises a first layer 51.1 doped N (with Phosphorus) and a second layer 51.2 doped P (with boron), the first layer 51.1 and the second layer 51.2 are separated by a space charge zone 51.3 in order to form a heterojunction cell.

La face avant 52 comprend une zone de soudage 55 métallisée à l'argent et une zone de soudage 56, également métallisée à l'argent. La face arrière 53 comprend une zone de soudage 57 métallisée à l'argent. Les zones 56 et 57 s'étendent le long du bord 54.2. la zone 55 s'étend le long du bord 54.1. La zone 56 peut être continue ou discontinue et occupe une surface de 0.1 à 10 pourcent de la surface totale de la cellule 50, préférentiellement 0.5 à 5 pourcent de la surface totale de la cellule 50. The front face 52 comprises a silver-plated soldering area 55 and a silver-plated soldering area 56. The rear face 53 comprises a silver-plated soldering area 57. The areas 56 and 57 extend along the edge 54.2. The area 55 extends along the edge 54.1. The area 56 may be continuous or discontinuous and occupies an area of 0.1 to 10 percent of the total area of the cell 50, preferably 0.5 to 5 percent of the total area of the cell 50.

Afin de préserver les couches 51.1, 51.2 et la zone de charge d'espace 51.3 d'une dégradation thermique lors des opérations de soudage sur les zones de soudage 55, 56 et 57, les portions des couches 51.1, 51.2 et 51.3 situées à l'aplomb des zones de soudage 55, 56 et 57 peuvent être modifiées, en sus d'une adaptation éventuelle des paramètres de soudage. In order to protect the layers 51.1, 51.2 and the space charge zone 51.3 from thermal degradation during welding operations on the welding zones 55, 56 and 57, the portions of the layers 51.1, 51.2 and 51.3 located directly above the welding zones 55, 56 and 57 may be modified, in addition to a possible adaptation of the welding parameters.

Ainsi, et selon un quatrième mode de réalisation représenté en figure 13, un segment isolant 60 réalisé par gravure et qui s'étend depuis la face avant 52 de la cellule 50 pour traverser la couches 51.1, la zone de charge d'espace PN 51.3 et s'étendre dans la couche 51.2. Le segment 60 s'étend alors au-delà de la zone de charge d'espace 51.3. Ce segment 60 définit une première portion 61 de la couche de 51.3 qui est isolée du reste de la couche 51.3. La portion 61 s'étend, ici, sensiblement à l'aplomb de la zone 56. Thus, and according to a fourth embodiment shown in figure 13, an insulating segment 60 produced by etching and which extends from the front face 52 of the cell 50 to pass through the layer 51.1, the PN space charge zone 51.3 and extend into the layer 51.2. The segment 60 then extends beyond the space charge zone 51.3. This segment 60 defines a first portion 61 of the layer 51.3 which is isolated from the rest of the layer 51.3. The portion 61 extends, here, substantially directly above the zone 56.

Selon un cinquième mode de réalisation représenté en figure 14, la couche 51.1 comprend une deuxième portion 62 qui est dopée P. La deuxième couche 51.2 comprend, quant à elle, une troisième portion 63 qui est dopée N. Les portions 62 et 63 s'étendent, ici, respectivement sensiblement à l'aplomb des zones 56 et 55. Selon un sixième mode de réalisation représenté en figure 15, la cellule 50 comprend un shunt électrique 64 reliant la face avant 52 et la face arrière 53. Ce shunt 64 prend idéalement la forme d'une tresse métallique dont les extrémités 64.1 et 64.2 sont respectivement reliées par brasage aux zones 56 et 57. According to a fifth embodiment shown in figure 14, the layer 51.1 comprises a second portion 62 which is P-doped. The second layer 51.2 comprises, for its part, a third portion 63 which is N-doped. The portions 62 and 63 extend, here, respectively substantially directly above the zones 56 and 55. According to a sixth embodiment shown in figure 15, the cell 50 comprises an electrical shunt 64 connecting the front face 52 and the rear face 53. This shunt 64 ideally takes the form of a metal braid whose ends 64.1 and 64.2 are respectively connected by soldering to the zones 56 and 57.

Selon un septième mode de réalisation représenté en figure 16, des cellules optimisées 50 peuvent être intégrées à la chaîne de cellules 8.10 en remplacement des cellules de début 8.11 et de fin 8.12 comme représenté en figure 16. La chaîne de cellules 8.10 comprend alors une première cellule optimisée 50.11 de début, trois cellules intermédiaires 8.13 et une deuxième cellule optimisée 50.12 de fin. Un connecteur 30.11 est brasé sur la zone 55.11 de la cellule optimisée 50.11 pour la relier au conducteur 10.1. La zone 56.11 de la cellule optimisée 50.11 est reliée à la face arrière d'une cellule 8.13 par collage à l'adhésif 90. Les cellules intermédiaires 8.13 sont disposées en tuilage et reliées entre elles par collage à l'adhésif 90. La zone 57.12 de la cellule optimisée 50.12 est reliée à la face avant d'une cellule 8.13 par collage à l'adhésif 90. Un connecteur 30.12 est brasé sur la zone 56.12 de la cellule optimisée 50.12 pour la relier au conducteur 10.2. According to a seventh embodiment shown in Figure 16, optimized cells 50 can be integrated into the cell chain 8.10 to replace the start cells 8.11 and end cells 8.12 as shown in Figure 16. The cell chain 8.10 then comprises a first optimized start cell 50.11, three intermediate cells 8.13 and a second optimized end cell 50.12. A connector 30.11 is soldered to the area 55.11 of the optimized cell 50.11 to connect it to the conductor 10.1. The area 56.11 of the optimized cell 50.11 is connected to the rear face of a cell 8.13 by gluing with adhesive 90. The intermediate cells 8.13 are arranged in a tiled pattern and connected to each other by gluing with adhesive 90. The area 57.12 of the optimized cell 50.12 is connected to the front face of a cell 8.13 by gluing with adhesive 90. A connector 30.12 is soldered to the area 56.12 of the optimized cell 50.12 to connect it to the conductor 10.2.

Selon un huitième mode de réalisation représenté en figure 17, la chaîne de cellules 8.10 est entièrement réalisée par assemblage de cellules optimisées 50 La chaîne de cellules 8.10 comprend alors une première cellule optimisée 50.11 de début, trois cellules intermédiaires 50.13 et une deuxième cellule optimisée 50.12 de fin. Un connecteur 30.11 est brasé sur la zone 55.11 de la cellule optimisée 50.11 pour la relier au conducteur 10.1. La zone 56.11 de la cellule optimisée 50.11 est reliée à la face arrière d'une cellule 50.13 par collage à l'adhésif 90. Les cellules intermédiaires 50.13 sont disposées en tuilage et reliées entre elles par collage à l'adhésif 90. La zone 57.12 de la cellule optimisée 50.12 est reliée à la face avant d'une cellule 50.13 par collage à l'adhésif 90. Un connecteur 30.12 est brasé sur la zone 56.12 de la cellule optimisée 50.12 pour la relier au conducteur 10.2. Selon une forme de réalisation préférée applicables aux modes de réalisation des figures 6 à 12, l'interface 20 est de préférence non photoactive. Cela signifie qu'elle n'est pas conçue pour générer un courant électrique sous l'effet d'un rayonnement lumineux. À cet effet, elle est constituée avantageusement d'une plaquette en silicium dopée selon un seul type de conductivité, soit P, soit N. Contrairement aux cellules photovoltaïques, cette plaquette ne comprend pas de jonction PN. According to an eighth embodiment shown in figure 17, the chain of cells 8.10 is entirely produced by assembling optimized cells 50. The chain of cells 8.10 then comprises a first optimized cell 50.11 at the start, three intermediate cells 50.13 and a second optimized cell 50.12 at the end. A connector 30.11 is soldered onto the area 55.11 of the optimized cell 50.11 to connect it to the conductor 10.1. The area 56.11 of the optimized cell 50.11 is connected to the rear face of a cell 50.13 by gluing with adhesive 90. The intermediate cells 50.13 are arranged in a tiled pattern and connected to each other by gluing with adhesive 90. The area 57.12 of the optimized cell 50.12 is connected to the front face of a cell 50.13 by gluing with adhesive 90. A connector 30.12 is soldered to the area 56.12 of the optimized cell 50.12 to connect it to the conductor 10.2. According to a preferred embodiment applicable to the embodiments of Figures 6 to 12, the interface 20 is preferably non-photoactive. This means that it is not designed to generate an electric current under the effect of light radiation. For this purpose, it is advantageously made of a silicon wafer doped according to a single type of conductivity, either P or N. Unlike photovoltaic cells, this wafer does not include a PN junction.

Par ailleurs, l'interface présente une longueur strictement inférieure à celle des cellules photovoltaïques à laquelle elle est soudée. Plus spécifiquement, cette longueur est de préférence inférieure à la moitié de la longueur de la cellule photovoltaïque. Cette dimension réduite permet à l'interface de minimiser l'espace occupé en bout de chaîne tout en restant suffisamment grande pour offrir une zone de soudure et une zone de collage des deux côtés. Furthermore, the interface has a length strictly less than that of the photovoltaic cells to which it is welded. More specifically, this length is preferably less than half the length of the photovoltaic cell. This reduced dimension allows the interface to minimize the space occupied at the end of the chain while remaining large enough to provide a welding zone and a bonding zone on both sides.

Le choix d'un matériau tel que le silicium dopé P ou N pour constituer l'interface offre plusieurs avantages. En plus de sa compatibilité avec le processus de fabrication des cellules et des modules photovoltaïques, il assure une robustesse mécanique et électrique accrue à l'interface. De plus, l'absence de photoactivité garantit que l'interface ne perturbe pas le fonctionnement des cellules adjacentes. Choosing a material such as P- or N-doped silicon to form the interface offers several advantages. In addition to its compatibility with the manufacturing process of photovoltaic cells and modules, it ensures increased mechanical and electrical robustness at the interface. In addition, the absence of photoactivity ensures that the interface does not disrupt the operation of adjacent cells.

Ces caractéristiques sont particulièrement pertinentes dans les modes de réalisation des figures 6 à 12, où l'on peut observer que l'interface est positionnée entre les conducteurs et les cellules photovoltaïques de début et de fin de chaîne. Son rôle est d'assurer une connexion fiable tout en supportant les conditions d'utilisation en environnements contraignants, comme les applications spatiales. These features are particularly relevant in the embodiments of Figures 6 to 12, where it can be seen that the interface is positioned between the conductors and the photovoltaic cells at the beginning and end of the string. Its role is to ensure a reliable connection while supporting the conditions of use in demanding environments, such as space applications.

Bien entendu, l'invention n'est pas limitée aux modes de réalisation décrits mais englobe toute variante entrant dans le champ de l'invention telle que définie par les revendications. Of course, the invention is not limited to the embodiments described but encompasses any variant falling within the scope of the invention as defined by the claims.

En particulier, bien qu'ici les faces avant et arrière du support de l'interface soient métallisées, l'invention s'applique également à un support métallisé d'un unique côté. Celui-ci étant retourné selon qu'il est destiné à être relié à une cellule de début ou de fin de chaîne ; bien qu'ici la métallisation soit réalisée par sérigraphie pour obtenir une épaisseur de dix microns, l'invention s'applique également à d'autres procédés de métallisation comme par exemple la projection à haute vitesse (HVOF) pour obtenir des épaisseurs préférentiellement situées entre dix et trente microns, le matériau de métallisation pouvant être librement choisi parmi différents métaux conducteurs comme par exemple l'aluminium ou le cuivre ; bien qu'ici la sérigraphie à l'argent soit réalisée de manière à définir une zone de soudage et une zone de collage, l'invention s'applique également à une interface dont une ou deux faces sont intégralement métallisées, le collage étant réalisé sur la métallisation ; bien qu'ici le connecteur soit rapporté par soudage PGRW sur la zone métallisée, l'invention s'applique également à d'autres types de liaison soudée par apport de chaleur comme par exemple une brasure, une soudure TIG, avec ou sans métal d'apport ; bien qu'ici le dopage N soit effectué à l'aide de Phosphore, l'invention s'applique également à d'autres matériaux comme par exemple Arsenic ; bien qu'ici le dopage P soit effectué à l'aide de Bore, l'invention s'applique également à d'autres matériaux comme par exemple du Gallium ; bien qu'ici la face arrière comprenne une zone métallisée, l'invention s'applique également à d'autres types de zone électriquement conductrice comme par exemple une zone comprenant un connecteur électrique. Especially, although here the front and rear faces of the interface support are metallized, the invention also applies to a support metallized on one side only. This is turned over depending on whether it is intended to be connected to a cell at the start or end of the chain; although here the metallization is carried out by screen printing to obtain a thickness of ten microns, the invention also applies to other metallization processes such as for example high-speed projection (HVOF) to obtain thicknesses preferably between ten and thirty microns, the metallization material being able to be freely chosen from different conductive metals such as for example aluminum or copper; although here the silver screen printing is carried out so as to define a welding zone and a bonding zone, the invention also applies to an interface of which one or two faces are fully metallized, the bonding being carried out on the metallization; although here the connector is attached by PGRW welding to the metallized area, the invention also applies to other types of heat-welded connection such as for example brazing, TIG welding, with or without filler metal; although here the N doping is carried out using Phosphorus, the invention also applies to other materials such as for example Arsenic; although here the P doping is carried out using Boron, the invention also applies to other materials such as for example Gallium; although here the rear face comprises a metallized area, the invention also applies to other types of electrically conductive area such as for example an area comprising an electrical connector.

Claims

REVENDICATIONS 1. Cellule photovoltaïque (50) pour pose en tuile comprenant une interface (20) de connexion électrique comprenant un support (21) en silicium qui présente une face avant (22) et une face arrière (23) opposée à la face avant (22), dans lequel la face avant (22) comprend une liaison par soudage avec un connecteur (30) destiné à être relié à un harnais électrique (10) et la face arrière (23) comprend une zone électriquement conductrice (27), dans laquelle le support en silicium (51) comprend une première couche (51.1) dopée N et une deuxième couche (51.2) dopée P, la première couche (51.1) et la deuxième couche (51.2) étant séparées par une zone de charge d'espace PN (51.3), dans laquelle la zone de charge d'espace PN (51.3) comprend une première portion (61) de zone de charge d'espace PN (51.3) qui est isolée du reste de la zone de charge d'espace PN (51.3), préférentiellement par gravure. 1. Photovoltaic cell (50) for tile installation comprising an electrical connection interface (20) comprising a silicon support (21) which has a front face (22) and a rear face (23) opposite the front face (22), in which the front face (22) comprises a solder connection with a connector (30) intended to be connected to an electrical harness (10) and the rear face (23) comprises an electrically conductive zone (27), in which the silicon support (51) comprises a first N-doped layer (51.1) and a second P-doped layer (51.2), the first layer (51.1) and the second layer (51.2) being separated by a PN space charge zone (51.3), in which the PN space charge zone (51.3) comprises a first portion (61) of PN space charge zone (51.3) which is isolated from the rest of the space charge zone PN (51.3), preferably by engraving. 2. Cellule photovoltaïque (50) selon la revendication 1, dans laquelle la première couche (51.1) comprend une deuxième portion (62) qui est dopée P. 2. Photovoltaic cell (50) according to claim 1, wherein the first layer (51.1) comprises a second portion (62) which is P-doped. 3. Cellule photovoltaïque (50) selon l'une quelconque des revendications précédentes, dans laquelle la deuxième couche (51.2) comprend une troisième portion (63) qui est dopée N. 3. Photovoltaic cell (50) according to any one of the preceding claims, in which the second layer (51.2) comprises a third portion (63) which is N-doped. 4. Cellule photovoltaïque (50) selon l'une quelconque des revendications précédentes, comprenant un shunt électrique (64) reliant la face avant (52) et la face arrière (53). 4. Photovoltaic cell (50) according to any one of the preceding claims, comprising an electrical shunt (64) connecting the front face (52) and the rear face (53). 5. Cellule photovoltaïque (50) selon l'une quelconque des revendications précédentes, la cellule (50) étant de type à hétérojonction. 5. Photovoltaic cell (50) according to any one of the preceding claims, the cell (50) being of the heterojunction type. 6. Cellule photovoltaïque (50) selon l'une quelconque des revendications précédentes, dans laquelle le connecteur (30) comprend au moins une boucle de relaxation (33). 6. Photovoltaic cell (50) according to any one of the preceding claims, wherein the connector (30) comprises at least one relaxation loop (33). 7. Cellule photovoltaïque (50) selon l'une quelconque des revendications précédentes, dans laquelle la face avant (22) et/ou la face arrière (23) est au moins partiellement métallisée. 7. Photovoltaic cell (50) according to any one of the preceding claims, in which the front face (22) and/or the rear face (23) is at least partially metallized. 8. Module photovoltaïque (1) comprenant une pluralité de cellules photovoltaïques ainsi qu'une interface de connexion (20) selon l'une quelconque des revendications 1 à 3 et/ou la pluralité de cellules photovoltaïques comprenant au moins une cellule (50) selon l'une quelconques de revendications 4 à 8. 8. Photovoltaic module (1) comprising a plurality of photovoltaic cells as well as a connection interface (20) according to any one of claims 1 to 3 and/or the plurality of photovoltaic cells comprising at least one cell (50) according to any one of claims 4 to 8. 9. Module photovoltaïque (1) selon la revendication 8, dans lequel la face avant est reliée par collage à une cellule photovoltaïque de la pluralité de cellules. 9. Photovoltaic module (1) according to claim 8, wherein the front face is connected by gluing to a photovoltaic cell of the plurality of cells. 10. Module photovoltaïque (1) selon la revendication 8 ou 9, dans lequel la face arrière est reliée par collage à une cellule photovoltaïque de la pluralité de cellules. 10. Photovoltaic module (1) according to claim 8 or 9, in which the rear face is connected by gluing to a photovoltaic cell of the plurality of cells.
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US20100089435A1 (en) * 2007-03-08 2010-04-15 Fraunhofer-Gesellschaft Zur Forderung Der Angewandten Forchung E.V. Solar module serially connected in the front
WO2022263127A1 (en) * 2021-06-14 2022-12-22 Commissariat A L'energie Atomique Et Aux Energies Alternatives Photovoltaic string

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