PV Science

Nouvelle technique d'enveloppement des cellules photovoltaïques en silicium
Technologies PV - Matériaux
Lundi, 08 Avril 2013 15:12

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Le marché des panneaux solaires étant très concurrentiel, les entreprises se doivent de réduire les coûts de production. A cette fin, une nouvelle méthode d'emballage des cellules photovoltaïques dans leur housse de protection en plastique a été développée. Celle-ci est deux fois plus rapide que les procédés conventionnels, permettant des gains de temps et d'argent.

Les panneaux solaires sont soumis à de nombreuses contraintes climatiques : neige, fortes températures en été, pluie et humidité. Afin de les protéger au mieux, les fabricants de panneaux enveloppent ceux-ci dans du plastique, généralement de l'éthylène-acétate de vinyle (EVA). Dans un premier temps, les panneaux sont laminés, puis entourés d'un film de protection en plastique qui est alors chauffé. Une fois le plastique devenu souple, l'ensemble de l'empilement est comprimé dans le laminoir afin que le plastique entoure et enferme complètement les panneaux.

L'étape suivante consiste à vulcaniser le plastique, qui se transforme en une sorte de caoutchouc par réticulation. L'avantage de ce procédé est que, dans cet état, le matériau est insoluble, plus stable et protège mieux les panneaux des contraintes mécaniques et thermiques. Afin de déclencher la réticulation, l'ensemble panneau solaire - plastique est chauffé dans un laminoir sous vide jusqu'à 150 degrés Celsius. Les processus de vulcanisation sont cependant assez longs : l'ensemble panneau-plastique doit rester environ 20 minutes dans le laminoir, parfois plus longtemps, ce qui augmente les coûts de production.

Des chercheurs du Centre Fraunhofer de techniques photovoltaïques en silicium (CSP) de Halle (Saxe-Anhalt) étudient ce procédé en collaboration avec l'entreprise allemande LANXESS : "Nous avons modifié le procédé de laminage de telle sorte qu'il ne dure plus que 7 à 8 minutes au lieu de 20 minutes ; nous avons ainsi pu réduire la durée de l'ensemble du procédé de plus de 50%", explique Stefan Schulze, chef de l'équipe "matériaux polymères" au CSP. "Ainsi, nous pourrions laminer deux fois plus de panneaux sur une installation par rapport au procédé normal pour une même durée, ce qui se reflète directement dans le coût de production par module."

Les chercheurs ont utilisé pour modèle l'encre d'impression de journaux, qui est vulcanisée par une lampe UV en quelques secondes. L'agent réticulant utilisé par LANXESS fonctionne de la même façon, en étant activé par le rayonnement UV au lieu des hautes températures, et en réticulant le plastique en quelques secondes tout en conservant la qualité de l'ensemble. Le succès de ce procédé réside dans le traitement des films plastiques : lorsque des additifs conventionnels sont introduits dans le plastique, la phase de mélange des ingrédients nécessite une température inférieure à la température de réticulation ainsi qu'un brassage en douceur. Le film obtenu n'est donc souvent pas très homogène. En revanche, lorsque la réticulation a lieu sous rayonnement UV, le brassage peut être effectué de façon plus vive. Les films obtenus sont donc homogènes et la réticulation du plastique s'avère meilleure.

Le processus de durcissement UV a été mis au point par les chercheurs du CSP dans le cadre du cluster d'innovation Fraunhofer "Plastiques solaires". Les ingénieurs de LANXESS se sont consacrés au matériau, en particulier sa composition ainsi que le type et la quantité d'agent réticulant UV. Une installation pilote de réticulation se trouve d'ores et déjà au CSP ; les chercheurs y optimisent désormais quatre paramètres (quantité de rayonnement, température, niveau d'éclairage et vitesse à laquelle les panneaux passent sous les lampes UV). "Le processus est prêt", a déclaré Schulze. Le coût d'adaptation des installations de production ne devrait pas être un obstacle pour les fabricants intéressés : seule une lampe UV nécessite d'être ajoutée.

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