La présente invention est relative au domaine photovoltaïque, plus particulièrement à un store ou à un vélum photo-générateur comportant des cellules photovoltaïques de manière à assurer non seulement une protection solaire habituelle inhérente aux stores ou aux vélums mais aussi la production d'électricité.

L'intégration de toiles ou nappes de cellules photovoltaïques à des stores utilisés entre autres pour les terrasses ou les balcons fait déjà partie de l'état de la technique. La publication WO 02/084044 décrit un store comportant d'une part une toile dans laquelle sont encapsulées selon une succession de rangées des cellules photovoltaïques de préférence rigides et d'autre part un tube polygonale sur lequel ladite toile est susceptible de venir s'enrouler. L'espacement entre deux rangées adjacentes de cellules permet le maintien de celles-ci selon un plan parallèle à l'un des côtés du polygone définissant le tube.

La publication WO 99/61721 divulgue quant à elle un dispositif similaire comportant une toile sur laquelle sont disposées des cellules photovoltaïques flexibles, ladite toile étant susceptible de venir s'enrouler sur un tube cylindrique.

Les cellules solaires utilisées par ces dispositifs ont le désavantage de présenter un rapport rendement/ coût relativement faible.

Le but de la présente invention est de proposer un store ou un vélum comportant une première toile superposée à une seconde toile, la configuration de ces toiles permettant d'augmenter sensiblement le rendement électrique du store tout en limitant le coût important provenant des cellules photovoltaïques.

Conformément à l'invention, ce but est atteint grâce à un store ou à un vélum photo-générateur selon la revendication 1. Ce store ou ce vélum comporte un premier et un deuxième élément sous forme de toile flexible ou d'un ensemble de barres. Ces deux éléments peuvent évoluer entre une position rétractée et une position déployée, le premier élément étant superposé généralement parallèlement sur le deuxième élément à une certaine distance lorsque ceux-ci sont déployés. Des cellules photovoltaïques sont agencées sur l'un et/ ou l'autre de ces éléments, la surface photovoltaïque active desdites cellules étant situées sur la surface supérieure et/ ou inférieur du premier élément et/ ou sur la surface supérieure du deuxième élément. Le premier élément laisse passer, au moins en partie, la lumière du soleil lorsque les deux éléments sont déployés. Ces éléments sont agencés de manière à ce que la lumière soit dirigée sur la surface photovoltaïque active des cellules situées sur la surface inférieure du premier élément et/ ou sur la surface supérieure du deuxième élément.

Les caractéristiques de l'invention apparaîtront plus clairement à la lecture d'une description de plusieurs formes d'exécution données uniquement à titre d'exemple, nullement limitative en se référant aux figures schématiques, dans lesquelles :

- La figure 1 représente une vue partielle en perspective d'un store ou d'un vélum comportant un premier élément superposé à un deuxième élément selon un premier mode d'exécution de la présente invention.

- La figure 2 représente une vue partielle en perspective du store ou du vélum selon un deuxième mode d'exécution.

- La figure 3 représente une vue partielle en perspective du store ou du vélum selon un troisième mode d'exécution.

- La figure 4 représente une vue partielle de côté de la figure 3.

- La figure 5 représente une vue partielle en perspective du store ou du vélum selon un quatrième mode d'exécution de la présente invention.

- La figure 6 représente une vue partielle en perspective du store ou du vélum selon un cinquième mode d'exécution.

- La figure 7 représente une vue partielle en perspective du dessus du store selon un sixième mode d'exécution.

- La figure 8 représente une vue partielle en perspective de la figure 7.

- La figue 9 représente une vue détaillée de la figure 8.

- La figure 10 représente une vue partielle en perspective du store ou du vélum selon un septième mode d'exécution.

- La figure 11 représente une coupe transversale d'une barre comportant une lentille de Fresnel et une cellule photovoitaïque selon le sixième ou le septième mode d'exécution.

- La figure 12 représente une vue en perspective partielle d'un support selon une variante d'enroulement d'un des modes d'exécution précités.

- La figure 13 représente une vue en perspective du vélum comportant deux glissières.

- La figure 14 représente une vue partielle de face de la figure 13.

- La figure 15 représente respectivement une lame cintrée et une lame perforée.

- La figure 16 représente une vue de face d'un moto réducteur et d'un support axial comportant un couronne.

- La figure 17 représente une vue en coupe transversale du moto réducteur et du support axial.

Selon un premier mode d'exécution de la présente invention (Figure 1), le premier et le deuxième élément (1 , 2) du store ou du vélum sont respectivement une première toile (1) dite supérieure et une seconde toile (2) dite inférieure. La première toile (1) est superposée parallèlement sur la seconde toiles (2), celles-ci étant de dimensions sensiblement identiques. Ces toiles (1 , 2), qui sont espacées l'une de l'autre d'une certaine distance, sont susceptibles de s'enrouler sur deux supports distincts (3, 4). Un film transparent (5), à l'intérieur duquel sont encapsulées des cellules photovoltaïques bifaciales (6) en lamelles disponible sous la marque Sliver, constitue la totalité de la toile supérieure (1). Ce film (5) est de préférence en poly-fluorure de Vinyle vendu par exemple sous la marque Tedlar ^® . D'autres films d'encapsulation tel que le « ETFE » peuvent être utilisés. Ces films présentent des propriétés mécaniques et optiques (coefficient de transmittance élevé) optimales pour ce genre d'applications.

La seconde toile (2) agencée sous la première toile (1) présente sur sa face inférieure le même aspect que les toiles traditionnelles des stores. Elle peut être par exemple en acrylique ou en coton. En revanche, sa face supérieure est totalement recouverte par un réflecteur souple (7) en film plastique (par exemple en PET) métallisé (Ag ou Al) de 12 μm contrecollé. Ce réflecteur (7) d'une part reçoit une large part des rayonnements solaires diffus et directs qui ont traversé la surface correspondant à l'espacement entre chaque cellule (6) de la toile supérieure (1) et d'autre part redirige une partie de ces rayonnements sur la face inférieure des cellules photovoltaïques bifaciales (6) encapsulées dans la toile supérieure (1).

II existe différents modules flexibles constitués d'un film transparent tel que décrit ci-dessus dans lequel sont encapsulées lesdites cellules (6). Les dimensions de celles-ci sont de l'ordre de 80 mm à 120 mm pour la longueur et d'un à trois millimètres pour la largeur. L'espacement entre chaque cellule (6) se situe communément entre 0.5 mm et 3 mm. Cet espacement détermine

le coût et le rendement du module. Plusieurs modules peuvent être juxtaposés les uns à côté des autres de manière à constituer la totalité de la surface de la toile supérieure (1).

Les supports (3, 4) sur lesquels les toiles (1 , 2) peuvent s'enrouler sont des tubes cylindrique, elliptique ou polygonal. La toile supérieure (1) formée desdits modules ainsi que la toile inférieure (2) comportant le réflecteur (7) possèdent une faible épaisseur permettant l'intégration desdites toiles (1 , 2) dans un coffre de store (8) une fois que celles-ci soient totalement enroulées sur les support (3, 4). L'une des extrémités des toiles (1 , 2) sont fixées au support (3, 4) l'autre de ses extrémités étant fixées dé préférence à un lambrequin (9) (Figure 6 et 7). Afin d'assurer un rendement optimal des cellules photovoltaïques bifaciales (6), la distance entre la toile supérieure (1) et la toile inférieure (2) est choisie entre 10 mm et 100 mm.

Selon un deuxième mode d'exécution de la présente invention tel qu'illustré par la figure 2, la toile supérieure (1) est composée de plusieurs rubans (10) constitués de films minces bifaciaux flexibles, de 10 à 300 μm d'épaisseur, comportant des cellules photovoltaïques à jonction simple, par exemple en silicium mono et polycristallin ou en Arséniure de Gallium (GaAs), ou à jonctions multiples composées d'hétéro structures tel que l'alliage « GalnP/GaAs/Ge ». Des films minces de type « CIGS », « CulnSe2 » ou

« CdTe » peuvent également être employés.

Etant donné que l'intégralité de ces films minces (10) est opaque, une bande de film transparent (11) de préférence en poly-fluorure de Vinyle est agencée de part et d'autre de chaque ruban (10) afin qu'une large part des rayonnements solaires diffus et directs puisse atteindre le réflecteur (7). Ce dernier redirige ces rayonnements sur la face inférieure des cellules photovoltaïques inhérentes aux films minces (10) encapsulés dans la toile supérieure (1).

Cet ensemble de deux toiles (1 , 2) superposées permet de répondre aux contraintes de poids, de coût et de rayonnement. Quelque soit l'ensoleillement de la région à laquelle sont destinés les stores ou les vélums, la surface des films minces bifaciales flexibles (10) comportant des cellules photovoltaïques est divisée par deux. Cette surface est identique à la surface de la bande de film transparent (11) qui sépare lesdits films (10) et permet à la face inférieure des cellules photovoltaïques inhérentes aux films minces (10) de recevoir le rayonnement solaire par l'intermédiaire du réflecteur (7).

Selon une variante des deux premiers modes d'exécution, les supports (3, 4) sont remplacés par un seul et unique support constitué d'un seul tube (12) (Figure 12) sur lequel les deux toiles (1 , 2) peuvent s'enrouler. Un tube additionnel rotatif (13) est agencé à proximité du tube (12) afin de maintenir un écart constant entre les toiles (1 , 2).

Dans un troisième mode d'exécution de la présente invention, chacune des bandes transparentes (11) du deuxième mode d'exécution est remplacée par une série de lentilles de Fresnel (14) de préférence linéaire (Figure 3 et 4).

Il est connu d'utiliser des lentilles de Fresnel dans le domaine de l'aérospatial. A rendements égaux, ces lentilles permettent de diviser de 10 à 100 fois la surface des cellules photovoltaïques. Le document US 6,111 ,190 décrit un tel dispositif constitué de lentilles de Fresnel expansibles.

Chaque lentille (14) concentre le rayonnement solaire direct sur une ligne de cellules photovoltaïques (15) en silicium ou à jonction simple ou multiples agencée sur le réflecteur (7). Dans ce mode d'exécution, la face inférieure des films minces bifaciales (10) exposée au film réflecteur (7) présentent la particularité de recevoir également le rayonnement infrarouge provenant de réchauffement des cellules (15) soumises au rayonnement concentré par les lentilles de Fresnel (14). Le rayonnement solaire direct peut être concentré jusqu'à 2000 fois sur certaines cellules photovoltaïques à jonctions multiples.

Toutefois, il est préférable de ne pas concentrer le rayonnement solaire direct au-delà de 500 fois afin d'éviter des problèmes résultant de réchauffement de ces cellules.

Selon un quatrième mode d'exécution (Figure 5), la toile supérieure (1) est constituée d'un film (16) souple et transparent entièrement formé de plusieurs rangées de lentilles de Fresnel linéaire (17). Un fin treillis (non illustré) métallique ou en plastique est collé entre les lentilles (17) et le film de silicone qui les recouvre afin d'assurer la flexibilité du film (16) tout en lui apportant une rigidité constante. La toile inférieure (2) comporte plusieurs lames (18) sur lesquels des lignes de cellules photovoltaïques (19) sont disposées, lesdites lames (18) étant agencées sur les lignes focales des lentilles de Fresnel (17).

Selon la figure 12 ou 14, les deux toiles (1 , 2) peuvent s'enrouler séparément ou communément respectivement sur le tube (12) ou sur deux tubes (21 , 22) motorisés capable d'actionné des câbles ou courroies (non illustrés) positionnés dans des glissières (23), lesquelles sont agencées de chaque côté latéral des toiles (1 , 2). Les câbles ou courroies sont maintenus tendus par l'intermédiaire de poulies (24, 25) confinées dans les glissières (23). La distance entre les deux toiles (1 , 2) détermine la hauteur desdites glissières (23). Cette distance dépend de la distance focale des lentilles de Fresnel (17) utilisées. Elle se situe généralement entre 50 mm et 500 mm.

Selon un cinquième mode d'exécution de la présente invention, les lentilles de Fresnel linéaires (17) sont remplacées par des lentilles de Fresnel concentriques (26) et les lignes de cellules photovoltaïques (19) disposées sur la toile inférieure (2) sont remplacées par des cellules photovoltaïques (27) agencées sur chaque point focal de la lentille de Fresnel concentrique (26) (Figure 6).

Selon un sixième mode d'exécution (Figure 7, 8 et 9), le premier élément (1) est constitué d'un ensemble de barres (28) rigides en aluminium supportées

par des tiges articulées (29) permettant de mouvoir lesdites barres (28) entre une position rétractée et une position déployée. Le deuxième élément (2) quant à lui est constitué de la toile (2) composée d'une succession de paraboles linéaires (30), lesdites paraboles (30) étant recouverte d'un réflecteur (31). Un fil métallique ou en plastique (32) à mémoire de forme (Figure 15) est agencé entre le réflecteur (31) et la toile (2) afin que le faisceau de chaque parabole (30) présente une largeur identique se situant entre 100 mm et 500 mm lorsque la toile (2) est complètement déployée.

Plusieurs sangles (33) sont agencées à intervalles réguliers perpendiculairement aux paraboles linéaires (30) sur toute la longueur de la toile (2), deux d'entre elles étant agencées de chaque côté de ladite toile (2).

Ces sangles (33), dont l'une de leurs extrémités est solidaire du support (3) et l'autre de leurs extrémités est solidaire du lambrequin (9), assurent le maintien desdites paraboles (30) sur un seul plan. Plusieurs polygones (34) sont agencés au moins à chaque extrémité du support (3) en forme de tube. Lors du repliement du store ou du vélum, les paraboles linéaires (30) s'enroulent sur le tube (3) tandis que les sangles (33) viennent s'ajuster sur le pourtour des polygones (34). Les points d'assemblage de la sangle (33) avec Ia toile

(2) sont positionnés sur un des sommets du polygone (34) qui est tangent à la surface du tube (3). Ce mode d'enroulement permet aux sangles (33) d'être toujours tendues lorsque la toile (2) s'enroule sur le support (3).

La surface inférieure de chaque barre (28) est recouverte d'un ruban de cellules photovoltaïques (35) sur lesquelles sont ajustées à environ 10 mm une rangée des lentilles de Fresnel (36) de préférence concentriques (Figure 11). Lesdites barres (28) sont agencées de manière à positionner les lentilles (36) sur la ligne focale de chaque parabole linéaire (30). Celle-ci réfléchi et concentre le rayonnement solaire, par un facteur variant généralement entre 10 et 20, sur les lentilles de Fresnel (36). Chaque lentille (36) concentre à nouveau le rayonnement sur les cellules (35). Ces dernières peuvent être par

exemple en silicium monocristallin ou à jonctions multiples ayant une surface de quelques mm ² . Un facteur de concentration de plus de 2000 fois peut être atteint lorsque les cellules (35) à jonctions multiples sont utilisées. Dans ce cas, la chaleur dégagée par ces dernières est dissipée à travers les barres (28), celles-ci étant refroidies par la ventilation naturelle. Afin d'augmenter le coefficient de dissipation de chaleur, les barres (28) sont généralement tubulaires.

Dans une variante du sixième mode d'exécution, le fil métallique ou en plastique (32) est remplacé par une lame perforée (32'). Celle-ci possède une rigidité suffisante pour maintenir le faisceau de paraboles (30) sur un seul plan sans l'utilisation des sangles (33).

Contrairement aux modes d'exécution précédents, le rendement des cellules (35) inhérente à ce mode d'exécution n'est pratiquement pas affecté par le déplacement du soleil sur l'axe est-ouest.

Selon un septième mode d'exécution de la présente invention, l'ensemble des barres (28) est agencé sous la toile (1). Celle-ci est constituée du film (16) souple et transparent entièrement formé des lentilles de Fresnel linéaire (17) tel que décrit dans le quatrième mode d'exécution. La surface supérieure desdites barres (28) comporte des cellules (37) sur lesquels sont ajustés d'autres lentilles de Fresnel (38) de préférence concentriques.

Le store ou le vélum, décrit selon les différents modes d'exécution susmentionnés, comporte généralement un système d'inclinaison des toiles (1 , 2) sur l'axe nord-sud commandé par des vérins électriques (non illustrés). Certain modes d'exécution peuvent comporter un moto réducteur (39) destiné à pivoter lesdites toiles (1 , 2) sur l'axe est-ouest par l'intermédiaire d'une couronne (40) agencée sur un support axial (41).

Une horloge programmée permet de commander le moto réducteur (39) et/ ou les vérins afin de positionner les toiles (1 , 2) à tout instant de la journée

perpendiculairement au rayonnement solaire de manière à obtenir un rendement maximum.

Le store ou le vélum, simple protection solaire destiné aux terrasses, pergolas ou jardins, devient ainsi un héliostat capable de transformer le maximum d'énergie solaire en énergie électrique tout au long de l'année.

Selon les différents modes d'exécution exposés plus haut, la présente invention présente une multitude d'avantages :

- La surface utilisée par les cellules photovoltaïques est divisée approximativement par deux, ce qui réduit sensiblement le coût de fabrication.

- Le poids du store ou du vélum en est réduit considérablement.

- Le rendement électrique est amplifié grâce à l'exploitation optimale des rayonnements solaires directs et diffus ainsi que des rayonnements infrarouge provenant de réchauffement du réflecteur (7) et des cellules solaires.