TITRE : Dispositif de mesure de la qualité d'un composant photovoltaïque, procédé associé.

Domaine technique

Le domaine de l'invention est celui des dispositifs de diagnostic permettant d'évaluer la qualité de composants photovoltaïques, tels que des cellules ou des panneaux photovoltaïques par exemple. L'invention se situe plus particulièrement dans le domaine des dispositifs de mesure de qualité reposant sur une technique de caractérisation par courants induits.

Art antérieur

La technique LBIC - de l'anglais « Light Beam Induced Current », « courant induit par faisceau lumineux » en français - est une technique de caractérisation connue et utilisée dans le domaine du photovoltaïque, afin d'évaluer la qualité de composants tels qu'une cellule ou un panneau photovoltaïque par exemple. Cette technique permet notamment de mettre en évidence et localiser d'éventuels défauts dans le composant photovoltaïque testé (défauts de fabrication, impacts, vieillissement, etc.), qui sont souvent la cause de dégradations de performances du composant. Le principe général de la technique de caractérisation LBIC repose sur l'effet photovoltaïque de certains matériaux semi-conducteurs utilisés dans ces composants, qui se traduit par l'apparition d'un courant aux bornes du composant photovoltaïque exposé à la lumière. Plus particulièrement, cette technique consiste à éclairer localement, au moyen d'un faisceau lumineux modulé, une zone du composant photovoltaïque à tester, puis à isoler et mesurer le courant induit en réponse à cette excitation lumineuse localisée. En balayant ainsi la surface du composant photovoltaïque, une cartographie complète de ces photocourants induits est dressée, qui peut être assimilée, sous certaines conditions, à une image de la qualité de ce composant.

La figure la illustre, de manière schématique et partielle, un dispositif de mesure de la qualité d'un composant photovoltaïque reposant sur la technique LBIC (également appelé plus simplement « dispositif LBIC » dans la suite du document), tel qu'existant dans l'art antérieur. Un tel dispositif comprend une unité de génération 11 d'un faisceau lumineux modulé 12 utilisé pour éclairer une zone Z très localisée du composant photovoltaïque CP' à tester, par ailleurs plongé dans l'obscurité, ainsi qu'une unité de mesure 14 de l'intensité du courant induit par l'effet photovoltaïque en réponse à cette excitation lumineuse. L'unité de génération 11 comprend une source lumineuse 111 polychromatique (éventuellement associée à un monochromateur) ou monochromatique (e.g. un laser). L'unité de génération 11 comprend également un élément de modulation 112, également appelé hacheur optique, utilisé pour interrompre périodiquement le faisceau lumineux produit par la source lumineuse 111. Comme illustré sur la figure la, cet élément de modulation prend par exemple la forme d'un disque percé tournant dans le faisceau lumineux à une vitesse contrôlée. De cette manière, le faisceau lumineux 12 est modulé (i.e. « coupé ») à une fréquence bien définie, ce qui permet, par la mise en oeuvre de techniques de détection synchrone couramment utilisées dans le domaine du traitement du signal, d'isoler au niveau de l'unité de mesure 14 le courant réellement induit par le faisceau lumineux modulé 12. Les tests n'étant en effet pas effectués dans un noir absolu (très difficile à atteindre en pratique), l'entrée de l'unité de mesure 14 correspond par conséquent à une juxtaposition de plusieurs courants, non seulement celui induit par le faisceau lumineux modulé 12 mais également d'autres courants induits par des sources lumineuses parasites autre que la source lumineuse 111. La technique de détection synchrone consiste alors, au niveau de l'unité de mesure 14, à filtrer et ignorer tous les courants de fréquences différentes de la fréquence de modulation du faisceau lumineux modulé 12, définie grâce à l'élément de modulation 112. Ces courants parasites sont ainsi écartés, et seul le courant induit par le faisceau lumineux émis par l'unité de génération 111 est mesuré au niveau de l'unité de mesure 14.

L'unité de génération 11 du faisceau lumineux modulé comprend également généralement divers autres éléments, non représentés sur la figure la, tels que par exemple un diaphragme ou un système de lentilles convergentes permettant de focaliser le faisceau généré de manière à n'éclairer qu'une surface très petite du composant photovoltaïque CP' à tester. Le composant photovoltaïque CP' est par ailleurs monté sur une table de précision dont le déplacement dans un plan perpendiculaire au faisceau modulé 12 peut être contrôlé très finement. De cette manière, il est possible de balayer au moyen du faisceau modulé 12 l'ensemble de la surface du composant photovoltaïque CP' à tester, et d'obtenir ainsi, en consolidant l'ensemble des mesures associées réalisées par l'unité de mesure 14, une cartographie complète de l'intensité des photocourants induits dans ce composant (la largeur du faisceau modulé définissant, dans une certaine mesure, la résolution de l'image obtenue). La figure lb montre un exemple de cartographie (dans une vue partielle et non à l'échelle) obtenue grâce à l'utilisation d'un tel dispositif LBIC existant pour tester une cellule photovoltaïque au silicium cristallin sous lumière polychromatique, avec une résolution de 50 pm. Une telle cartographie peut être assimilée à une image de la qualité du composant photovoltaïque, les zones associées à des intensités de courant anormalement basses ou anormalement élevées étant plus particulièrement susceptibles de présenter des défauts.

La plupart des dispositifs de mesure LBIC existants sont cependant des équipements très encombrants et non transportables. La complexité des moyens mis en oeuvre pour générer un faisceau lumineux aux caractéristiques (longueur d'onde, puissance, section, etc.) maîtrisées et constantes tout au long des mesures, gage de leur qualité, font que l'unité de génération du faisceau lumineux est un élément particulièrement sophistiqué et volumineux de ces dispositifs conventionnels. Par ailleurs, afin d'éviter autant que possible les lumières parasites, les mesures doivent être effectuées dans l'obscurité. Ces contraintes qui portent à la fois sur le dispositif de mesure en tant que tel et sur les conditions de réalisation des mesures font que l'évaluation de la qualité d'un composant photovoltaïque par une technique de caractérisation LBIC ne peut généralement pas être effectuée in-situ : le composant photovoltaïque à tester doit être démonté et transporté jusqu'à un site dédié (e.g. un laboratoire) qui héberge le dispositif LBIC, ce qui n'est pas sans poser certaines problèmes, notamment lorsqu'il s'agit de tester des surfaces importantes tels que des panneaux photovoltaïques potentiellement de grande taille (coûts et risques associés au démontage, transport et remontage du composant photovoltaïque, durée d'indisponibilité importante du composant photovoltaïque, impliquant un arrêt prolongé de la production d'énergie électrique, risques d'endommagement du composant photovoltaïque lors des nombreuses opérations de manutention nécessaires, etc.).

Il existe donc un besoin pour un dispositif de mesure de la qualité d'un composant photovoltaïque qui ne présente pas au moins certains de ces inconvénients de l'art antérieur.

Résumé de l'invention

La présente technique permet de résoudre en partie les problèmes posés par l'art antérieur. La présente technique se rapporte en effet à un dispositif de mesure de la qualité d'un composant photovoltaïque, ledit dispositif comprenant : un élément de modulation pour la modulation, à une fréquence prédéterminée, d'une lumière incidente sur au moins une partie dudit composant photovoltaïque, dite zone testée ; une unité de mesure de l'intensité du courant induit dans ledit composant photovoltaïque par ladite lumière incidente modulée, ladite intensité étant représentative de la qualité de la zone testée. Selon la technique proposée, ledit élément de modulation prend la forme d'une plaque adaptée pour être posée directement ou montée affleurante sur ledit composant photovoltaïque, ladite plaque comprenant au moins une zone de modulation configurée pour alterner périodiquement, à ladite fréquence prédéterminée, entre deux états : un état d'exposition dans lequel la zone de modulation permet le passage de la lumière à travers ladite plaque, au niveau de ladite zone de modulation ; un état d'obturation dans lequel la zone de modulation bloque le passage de la lumière à travers ladite plaque, au niveau de ladite zone de modulation.

Dans un premier mode de réalisation particulier de la technique proposée, ladite zone de modulation s'étend sensiblement sur toute la surface de ladite plaque, et ladite zone de modulation est formée par superposition de deux grilles, une grille fixe et une grille mobile, chacune des deux grilles comprenant une succession de portions optiquement transparentes et de portions opaques, ladite grille mobile étant configurée de manière à être mobile entre au moins une première position, correspondant audit état d'exposition, dans laquelle les portions optiquement transparentes des deux grilles se superposent au moins partiellement, et au moins une deuxième position, correspondant audit état d'obturation dans laquelle les portions opaques de l'une quelconque des deux grilles obturent complètement les portions optiquement transparentes de l'autre des deux grilles.

Selon une caractéristique particulière de ce premier mode de réalisation, ladite plaque est de dimensions sensiblement équivalentes aux dimensions standards d'une cellule photovoltaïque de panneau photovoltaïque.

Dans un deuxième mode de réalisation particulier de la technique proposée, ladite plaque prend la forme d'une matrice d'obturateurs à cristaux liquides contrôlables indépendamment les uns des autres, ladite matrice comprenant au moins un obturateur à cristaux liquides, chaque obturateur à cristaux liquides de ladite matrice étant un obturateur à deux états, un état dans lequel l'obturateur laisse passer la lumière et un état dans lequel l'obturateur bloque la lumière, et en ce que ladite zone de modulation est formée par un ensemble d'obturateurs à cristaux liquides adjacents de ladite matrice, ledit ensemble comprenant au moins un obturateur à cristaux liquides.

Selon une caractéristique particulière de ce deuxième mode de réalisation ladite matrice d'obturateurs à cristaux liquides comprend un seul obturateur à cristaux liquides s'étendant sur sensiblement toute la surface de ladite plaque et définissant ladite zone de modulation.

Selon une caractéristique particulière de ce deuxième mode de réalisation, ladite plaque est de dimensions sensiblement équivalentes aux dimensions standards d'une cellule photovoltaïque de panneau photovoltaïque.

Selon une autre caractéristique particulière de ce deuxième mode de réalisation, ladite matrice d'obturateurs à cristaux liquides comprend une pluralité d'obturateurs à cristaux liquides, et ladite plaque est de dimensions sensiblement équivalentes aux dimensions standards d'un panneau photovoltaïque.

Dans un mode de réalisation particulier, ledit élément de modulation comprend en outre des moyens de filtrage optique de ladite lumière incidente, en fonction de la longueur d'onde.

Selon un autre aspect, la technique proposée se rapporte également à procédé de mesure de la qualité d'un composant photovoltaïque au moyen d'un dispositif de mesure tel que précédemment décrit, ledit composant photovoltaïque étant éclairé uniquement à la lumière naturelle du soleil. Ledit procédé comprend au moins une itération des étapes suivantes : une étape de positionnement de l'élément de modulation dudit dispositif de mesure directement au contact d'une zone comprenant au moins une zone à tester dudit composant photovoltaïque ; une étape d'activation de l'alternance, à une fréquence prédéterminée, de la zone de modulation dudit élément de modulation, entre son état d'exposition et son état d'obturation. une étape de mesure, par l'unité de mesure dudit dispositif de mesure, de l'intensité du courant induit dans le composant photovoltaïque par la lumière naturelle modulée par ladite zone de modulation.

Dans un mode de réalisation particulier, ledit procédé comprend en outre, préalablement à ladite étape d'activation, lorsque ledit élément de modulation dudit dispositif de mesure prend la forme d'une matrice comprenant une pluralité d'obturateurs à cristaux liquides, une étape de sélection d'un ensemble d'obturateurs à cristaux liquides adjacents de ladite matrice, comprenant au moins un obturateur à cristaux liquides, définissant ladite zone de modulation.

Les différents modes de réalisation mentionnés ci-dessus sont combinables entre eux pour la mise en oeuvre de l'invention.

Figures

D'autres caractéristiques et avantages de l'invention apparaîtront plus clairement à la lecture de la description suivante d'un mode de réalisation préférentiel de l'invention, donné à titre de simple exemple illustratif et non limitatif, et des dessins annexés parmi lesquels :

[Fig la], déjà décrite en relation avec l'art antérieur, présente de manière schématique et partielle un dispositif de mesure existant reposant sur la technique de caractérisation LBIC, en cours d'utilisation pour l'évaluation de la qualité d'un composant photovoltaïque ; [Fig lb], déjà décrite en relation avec l'art antérieur, présente un exemple de cartographie de l'intensité des courants induits dans un composant photovoltaïque, telle qu'obtenue après balayage de la surface d'un composant photovoltaïque par un dispositif LBIC tel que celui représenté sur la figure la ;

[Fig 2] présente de manière schématique et partielle un dispositif de mesure de la qualité d'un composant photovoltaïque, dans un mode de réalisation particulier de la technique proposée ;

[Fig 3a] illustre de manière schématique une implémentation possible d'un élément de modulation d'un dispositif selon la technique proposée, formé par superposition de deux grilles complémentaires, dans un mode de réalisation particulier ;

[Fig 3b] présente un exemple de deux grilles (en (a) et (b)) adaptées pour la mise en oeuvre d'un élément de modulation, ainsi que l'élément de modulation obtenu par superposition de ces deux grilles, dans un état d'obturation (en (c)) et dans un état d'exposition (en (d)), dans un mode de réalisation particulier de la technique proposée ;

[Fig 3c] présente un autre exemple de grilles adaptées pour la mise en oeuvre d'un élément de modulation, dans un mode de réalisation particulier ;

[Fig 4a] montre un élément de modulation de dimensions inférieures aux dimensions standards d'une cellule photovoltaïque, dans un mode de réalisation particulier de la technique proposée ; [Fig 4b] montre un élément de modulation de dimensions supérieures aux dimensions standards d'une cellule photovoltaïque, dans un mode de réalisation particulier de la technique proposée ; [Fig 5] présente de manière schématique et partielle un dispositif de mesure de la qualité d'un composant photovoltaïque, dans un autre mode de réalisation particulier de la technique proposée ;

[Fig 6] illustre de manière schématique une autre implémentation possible d'un élément de modulation d'un dispositif selon la technique proposée, formé d'un unique obturateur à cristaux liquides, dans un mode de réalisation particulier ;

[Fig 7] présente de manière schématique et partielle un dispositif de mesure de la qualité d'un composant photovoltaïque, dans encore un autre mode de réalisation particulier de la technique proposée, dans lequel l'élément de modulation est formé d'une matrice comprenant une pluralité d'obturateurs à cristaux liquides ;

[Fig 8] présente de manière schématique et partielle un dispositif de mesure de la qualité d'un composant photovoltaïque, dans un autre mode de réalisation particulier de la technique proposée, dans lequel l'élément de modulation est formé d'une matrice comprenant une pluralité d'obturateurs à cristaux liquides, et a les dimensions standard d'un panneau photovoltaïque ;

[Fig 9] présente de manière schématique et partielle le dispositif de mesure de la figure 8, en cours d'utilisation pour évaluer la qualité d'un panneau photovoltaïque comprenant des cellules en forme de bandes, dans un mode de réalisation particulier de la technique proposée ;

[Fig 10] illustre les principales étapes d'un procédé de mesure de la qualité d'un composant photovoltaïque, dans un mode de réalisation particulier de la technique proposée.

Description détaillée de l'invention

La présente technique se rapporte à un dispositif de mesure d'un composant photovoltaïque qui repose sur la technique de caractérisation LBIC précédemment présentée en relation avec l'art antérieur. Comme cela est décrit par la suite en relation avec divers modes de réalisation, le dispositif de mesure proposé présente cependant des caractéristiques particulières lui permettant de s'affranchir de nombreuses contraintes des dispositifs LBIC conventionnels existants.

Dans toute la description et dans les figures, les éléments de même nature sont identifiés par une même référence.

Un dispositif de mesure selon la technique proposée est illustré en relation avec la figure 2. dans un exemple d'utilisation pour la mesure de la qualité d'un composant photovoltaïque CP, dans un mode de réalisation particulier. Le composant photovoltaïque CP est typiquement un panneau photovoltaïque regroupant une pluralité de cellules photovoltaïques (Cl, C2, C3, ..., Cn) reliées entre elles en série et/ou en parallèle.

Comme les dispositifs LBIC classiques de l'art antérieur, le dispositif de mesure selon la technique proposée comprend un élément de modulation 23 pour la modulation, à une fréquence prédéterminée, d'une lumière incidente sur au moins une partie du composant photovoltaïque testé CP, ainsi qu'une unité de mesure 24 de l'intensité du courant induit dans le composant photovoltaïque CP par ladite lumière incidente modulée (cette intensité étant représentative de la qualité de la zone testée, i.e. de la zone du composant photovoltaïque qui reçoit la lumière modulée). La fréquence de modulation prédéterminée est typiquement de l'ordre de quelques centaines de hertz (elle est inférieure à 1000 Hz en général), sa valeur pouvant être adaptée en fonction du composant photovoltaïque testé.

Le dispositif de mesure selon la technique proposée se distingue cependant de ceux de l'art antérieur en ce que l'élément de modulation 23 prend la forme d'une plaque adaptée pour être posée directement (ou à tout le moins montée affleurante) sur la surface à tester du composant photovoltaïque, ladite plaque comprenant au moins une zone de modulation ZM configurée pour alterner périodiquement, à ladite fréquence prédéterminée, entre deux états : un état d'exposition dans lequel la zone de modulation ZM permet le passage de la lumière à travers ladite plaque, au niveau de ladite zone de modulation ; un état d'obturation dans lequel la zone de modulation ZM bloque le passage de la lumière à travers ladite plaque au niveau de ladite zone de modulation.

Dans le contexte de la technique proposée, on entend par « plaque » une pièce (éventuellement formée par assemblage de plusieurs pièces) sensiblement plane (ou à tout le moins plane sur une majeure partie de sa surface), dont l'épaisseur est faible en comparaison avec ses autres dimensions. À ce titre, l'élément de modulation 23 peut être qualifié d'élément « plat ». Typiquement, à titre d'exemple non limitatif, une plaque est par exemple de forme parallélépipédique rectangle, avec une épaisseur faible vis-à-vis de sa longueur et de sa largeur. D'autres formes de plaques peuvent cependant être envisagées, par exemple une plaque circulaire. Le fait que l'élément de modulation soit plat et de faible épaisseur (éventuellement avec d'autres caractéristiques telles qu'un poids faible par exemple) contribue à rendre cet élément adapté pour être posé directement au contact de la surface du composant photovoltaïque : d'une part sa surface plane permet de maximiser le recouvrement de la zone à tester du composant photovoltaïque (ce dernier étant de surface généralement plane également), et d'autre part sa faible épaisseur permet de minimiser l'influence de l'élément de modulation sur la lumière incidente sur le composant photovoltaïque, lorsque l'élément de modulation est dans son état d'exposition.

L'utilisation d'un élément de modulation destiné et adapté pour être posé directement sur le composant photovoltaïque (i.e. directement à son contact, ou à tout le moins quasiment à son contact) offre l'avantage principal, vis-à-vis des dispositif de mesure existants tels que présentés en relation avec l'art antérieur, de permettre d'évaluer la qualité du composant photovoltaïque à tester sans qu'il soit nécessaire de le placer en chambre obscure, et sans qu'il soit nécessaire d'avoir recours à une unité dédiée de génération d'un faisceau lumineux (telle que l'unité de génération dédiée 11 déjà décrite en relation avec la figure la, par exemple). Plus particulièrement, comme illustré sur la figure 2, un intérêt majeur de la technique proposée réside dans la possibilité d'utiliser directement la lumière naturelle 22 (i.e. la lumière du soleil 21) comme source lumineuse, plutôt qu'une lumière artificielle générée au moyen d'un équipement complexe, volumineux, difficilement transportable et coûteux tel que celui nécessaire et intégré aux dispositifs LBIC conventionnels existants. Contrairement à ces dispositifs de l'art antérieur, le dispositif de mesure selon la technique proposée ne comprend donc pas de source lumineuse dédiée, qui en ferait partie intégrante. Ceci présente de nombreux avantages, notamment quand le composant photovoltaïque à tester est de grande taille (par exemple un panneau photovoltaïque dont les dimensions excèdent parfois le mètre de largeur et les deux mètres de longueur), et potentiellement déjà installé et en phase d'exploitation. Le dispositif de mesure selon la technique proposée permet ainsi notamment de réaliser les mesures de qualité « in-situ », c'est-à-dire sur le lieu même où le composant photovoltaïque est installé et opérationnel, généralement en extérieur. Il n'est plus nécessaire de démonter le composant photovoltaïque et de le transporter dans une chambre noire hébergeant un équipement fixe dédié pour le tester. On s'affranchit ainsi des nombreuses contraintes et des nombreux risques liés à l'utilisation des dispositifs LBIC existants déjà décrit en relation avec l'art antérieur (coûts et risques associés au démontage, transport et remontage du composant photovoltaïque, durée d'indisponibilité importante du composant photovoltaïque, impliquant un arrêt prolongé de la production d'énergie électrique, risques d'endommagement du composant photovoltaïque lors des nombreuses opérations de manutention nécessaires, etc.). Le dispositif selon la technique proposée est par ailleurs non seulement transportable, mais il est également beaucoup moins onéreux qu'un dispositif de l'art antérieur.

Il convient de noter que, dans le cadre de la technique proposée, le rôle et le fonctionnement de l'unité de mesure 24 ne sont pas fondamentalement différents de ceux de l'unité de mesure 14 telle que décrite en relation avec la figure la illustrant un dispositif LBIC de l'art antérieur. Cette unité de mesure 24 est également destinée, par la mise en oeuvre de techniques de détection synchrone, à isoler et à mesurer le courant induit dans le composant photovoltaïque par la lumière modulée par l'élément de modulation 23 du dispositif LBIC. L'unité de mesure 24 et les traitements qu'elle effectue font tout au plus l'objet d'adaptations pour prendre en compte le fait que la puissance lumineuse du soleil est plus importante que la puissance des sources de lumière artificielle habituellement utilisées dans les dispositifs de l'art antérieur. Aussi, l'unité de mesure 24 n'est pas décrite plus en détail dans le présent document.

On présente maintenant différentes implémentations possibles pour la mise en oeuvre de l'élément de modulation 23, dans différents modes de réalisation particuliers de la technique proposée. Selon une première implémentation, dans des modes de réalisation particuliers illustrés en relation avec les figures 3a, 3b et 3c, l'élément de modulation 23 est formé par superposition de deux grilles comprenant chacune une succession de portions optiquement transparentes et de portions opaques. La zone de modulation ZM s'étend alors sensiblement sur toute la surface de l'élément de modulation 23 (i.e. de la plaque). Selon la technique proposée, l'une de ces grilles est fixe (si on considère un référentiel lié à l'élément de modulation), et l'autre est mobile en translation ou en rotation au-dessus (ou au-dessous) de la grille fixe, les deux grilles étant par ailleurs très proches, voire au contact l'une de l'autre. Les portions optiquement transparentes (correspondants par exemple à de simples orifices dans la grille) et les portions opaques sont en outre positionnées, conformées et dimensionnées au sein de chacune des deux grilles de manière à ce qu'il existe au moins une position de la grille mobile, dite position d'exposition, dans laquelle les portions optiquement transparentes des deux grilles se superposent au moins partiellement, et au moins une position de la grille mobile, dite position d'obturation, dans laquelle les portions opaques de l'une quelconque des deux grilles obturent complètement toutes les portions optiquement transparentes de l'autre des deux grilles (en d'autres termes, en position d'obturation, les portions opaques de la grille mobile se superposent aux portions optiquement transparentes de la grille fixe et inversement). De cette manière, la position d'exposition correspond à un état d'exposition dans lequel les deux grilles sont positionnées respectivement l'une vis-à-vis de l'autre de manière à laisser passer la lumière, tandis que la position d'obturation correspond à un état d'obturation dans lequel les deux grilles sont positionnées respectivement l'une vis-à-vis de l'autre de manière à bloquer le passage de la lumière. Selon une caractéristique particulière, une oscillation contrôlée de la grille mobile à une fréquence prédéterminée permet alors le passage de l'état d'exposition à l'état d'obturation et inversement, et donc la modulation de la lumière qui traverse la zone de modulation (qui recouvre tout l'élément de modulation, dans le mode de réalisation particulier considéré).

La figure 3a présente schématiquement, dans une vue en perspective, un tel agencement, dans lequel l'élément de modulation 23 est formé par superposition d'une première grille 31, fixe, et d'une deuxième grille 32, mobile en translation au-dessus de la première grille 31. Pour faciliter la compréhension, les deux grilles 31 et 32 sont présentées relativement espacées sur la figure 3a (et dans l'ensemble des figures relatives à cette implémentation de l'élément de modulation en général), mais il est entendu que les deux grilles sont en réalité suffisamment proches, voire en contact, de manière à former conjointement un élément de modulation opaque quand la grille Il mobile 32 est dans sa position d'obturation.

La figure 3b montre, dans une vue de dessus et dans un mode de réalisation particulier, un exemple de deux grilles complémentaires 3 et 32' (sous-figures (a) et (b)) adaptées pour la mise en oeuvre d'un élément de modulation selon cette implémentation de la technique proposée, ainsi que l'élément de modulation 23 obtenu par superposition de ces deux grilles, dans un état d'obturation (sous-figure (c)) et dans un état d'exposition (sous-figure (d)). Dans cet exemple illustratif et non limitatif, les grilles 3 et 32' sont de mêmes dimensions et sont formées par une succession de bandes opaques (bandes représentées grisées sur les sous-figures (a) et (b)) et de bandes optiquement transparentes (bandes représentées blanches sur les sous-figures (a) et (b)) de même largeur. Les bandes opaques sont par exemple formées à partir d'un matériau opaque, et les bandes optiquement transparentes à partir d'un matériau transparent ou encore par simple absence de matière entre les bandes opaques. Dans l'exemple représenté en figure 3b, l'élément de modulation 23 obtenu par superposition des deux grilles 3 et 32' est complètement opaque lorsque les grilles 3 et 32' sont parfaitement superposées (sous-figure (c)), et il laisse passer la lumière lorsque les grilles 3 et 32' sont superposées sur leur majeure partie, mais avec l'une des grilles décalée de la largeur d'une bande vis-à-vis de l'autre grille (sous-figure (d)).

L'élément de modulation 23 comprend également des moyens (non représentés) de déplacement en translation de l'une des deux grilles (par exemple la grille 32') vis-à-vis de l'autre grille (par exemple la grille 3 ). Ces moyens de déplacement, contrôlés par une unité de pilotage du dispositif de mesure, permettent de mettre en oeuvre une oscillation contrôlée de la grille mobile 32' (typiquement une oscillation de faible amplitude, de la largeur d'une bande) à une fréquence prédéterminée - provoquant l'alternance de l'élément de modulation 23 entre son état d'exposition et son état d'obturation - ce qui a pour effet de moduler la lumière reçue (typiquement la lumière du soleil) au niveau de la zone à tester du composant photovoltaïque, sur laquelle l'élément de modulation 23 est directement posé.

Bien entendu, d'autres types de grilles sont envisageables, notamment en ce qui concerne la forme des portions optiquement transparentes et des portions opaques, comme illustré par exemple en relation avec la figure 3c qui présente un autre exemple de deux grilles complémentaires 31" et 32" également adaptées pour la mise en oeuvre d'un élément de modulation selon la technique proposée. Dans un autre mode de réalisation particulier, les deux grilles peuvent également par exemple être circulaires, avec une grille mobile en rotation au-dessus (ou au-dessous) de la grille fixe. Selon une caractéristique particulière, comme illustré par exemple sur la figure 2, l'élément de modulation 23 - c'est-à-dire la plaque formée par superposition des deux grilles - est de dimensions (longueur et largeur) sensiblement équivalentes aux dimensions standards d'une cellule photovoltaïque de panneau photovoltaïque. L'élément de modulation est par exemple carré, et de dimensions 125 mm par 125 mm, 156 mm par 156 mm, 156,75 mm par 156,75 mm, ou encore 158,75 mm par 158,75 mm, qui correspondent à des dimensions standard pour une cellule photovoltaïque. Ces exemples ne sont toutefois pas limitatifs, et l'élément de modulation peut prendre d'autres formes (rectangulaire, circulaire, etc.) et avoir d'autres dimensions, selon le type de cellule photovoltaïque standard ciblé. De cette manière, le dispositif de mesure selon la technique proposée permet d'évaluer la qualité de chaque cellule d'un panneau photovoltaïque, l'une après l'autre, en déplaçant l'élément de modulation 23 de cellule en cellule sur le panneau et en effectuant à chaque fois, au moyen de l'unité de mesure 24, une mesure de l'intensité du courant induit au niveau de la cellule testée par la lumière du soleil modulée. Il est ainsi possible de détecter rapidement une cellule défectueuse ou de qualité moindre sur un panneau photovoltaïque. En consolidant ces mesures, il est également possible de dresser une cartographie complète de l'intensité des photocourants induits dans le composant photovoltaïque. Une telle cartographie associe à chaque zone testée (e.g. à chaque cellule) la valeur de l'intensité du courant induit associé mesuré par l'unité de mesure 24. Cette cartographie peut notamment prendre la forme d'une image dans laquelle une couleur donnée ou un niveau de gris donné correspond à une valeur ou un intervalle de valeurs d'intensité mesurée (de manière similaire à la cartographie déjà présentée en relation avec la figure lb de l'art antérieur). L'exemple d'une plaque aux dimensions standards d'une cellule photovoltaïque de panneau photovoltaïque est cependant non limitatif, et d'autre tailles de plaque peuvent être envisagées, comme illustré en relation avec les figures 4a et 4b par exemple. Le choix de la taille de la plaque utilisée peut notamment être assimilé au choix d'une résolution pour la mesure de la qualité du composant photovoltaïque. Ainsi, à titre illustratif, une cartographie complète de l'intensité des photocourants induits dans le composant photovoltaïque, à la résolution de la demi-cellule, peut être obtenue en effectuant, au moyen d'une plaque de la taille d'une demi-cellule, suffisamment de mesures successives pour tester toute la surface du composant photovoltaïque. En disposant de plusieurs plaques de tailles différentes, il est notamment par exemple possible d'effectuer une première analyse rapide de la qualité d'un composant photovoltaïque dans son ensemble avec une faible résolution (en utilisant l'élément de modulation de plus grande taille, par exemple l'élément de modulation 23" de la figure 4b, pour dresser une première cartographie « grosse maille » - i.e. à faible résolution - du composant photovoltaïque dans son ensemble) afin d'identifier rapidement une zone potentiellement de moindre qualité, puis d'analyser plus finement (avec une plus haute résolution) la zone problématique précédemment identifiée (en utilisant des éléments de modulation de plus petite taille, par exemple l'élément de modulation 23 de la figure 2, puis l'élément de modulation 23' de la figure 4a, afin de réaliser des cartographies de plus en plus fines - i.e. à résolutions de plus en plus élevées - des zones problématiques ciblées).

On illustre maintenant, dans des modes de réalisation particuliers illustrés en relation avec les figures 5 à 9, une deuxième implémentation possible de l'élément de modulation 23 (i.e. la plaque), qui prend alors la forme d'une matrice d'obturateurs à cristaux liquides (comprenant au moins un obturateur à cristaux liquides). Dans ce cas, la plaque peut également être qualifiée de « dalle ». Chaque obturateur à cristaux liquides de la matrice est un obturateur qui peut prendre l'un ou l'autre de deux états, en fonction de la tension à laquelle il est soumis : un état dans lequel l'obturateur a un certain degré de transparence et laisse passer la lumière, et un état dans lequel l'obturateur est opaque et ne laisse pas passer la lumière. Le passage d'un état à l'autre est réalisé par modification de la tension appliquée aux bornes de l'obturateur, qui a pour effet de modifier l'orientation des molécules des cristaux liquides de l'obturateur. Par exemple, l'obturateur laisse passer un maximum de lumière lorsqu'une tension nulle est appliquée à ses bornes, et l'obturateur est opaque lorsqu'une tension supérieure à un certain seuil est appliquée à ses bornes. Par ailleurs, selon la technique proposée, chaque obturateur à cristaux liquides de la matrice est contrôlable de manière indépendante.

Dans un mode de réalisation particulier illustré en relation avec la figure 5. la matrice d'obturateurs à cristaux liquides comprend un seul obturateur OB, qui définit une zone de modulation ZM s'étendant sur toute la surface de l'élément de modulation 23. Comme représenté en figure 6. l'application d'une tension en créneau de fréquence prédéterminée aux bornes de cet obturateur OB (via une unité de pilotage du dispositif de mesure par exemple) provoque l'alternance de l'élément de modulation 23 entre son état d'obturation (sous-figure (a)) et son état d'exposition (sous-figure (b)). Ceci a pour effet de moduler la lumière reçue (typiquement la lumière du soleil) au niveau de la zone à tester du composant photovoltaïque, sur laquelle l'élément de modulation 23 est directement posé.

Selon une caractéristique particulière de ce mode de réalisation, et comme illustré par exemple sur la figure 5, l'élément de modulation 23 - c'est-à-dire la plaque comprenant l'obturateur OB - est de dimensions sensiblement équivalentes aux dimensions standards d'une cellule photovoltaïque de panneau photovoltaïque. L'élément de modulation est par exemple carré, et de dimensions 125 mm par 125 mm, 156 mm par 156 mm, 156,75 mm par 156,75 mm, ou encore 158,75 mm par 158,75 mm, qui correspondent à des dimensions standard pour une cellule photovoltaïque. Ces exemples ne sont toutefois pas limitatifs, et l'élément de modulation peut prendre d'autres formes (rectangulaire, circulaire, etc.) et avoir d'autres dimensions, selon le type de cellule photovoltaïque standard ciblé. D'autre tailles de dalles, qui ne correspondent pas à des dimensions standards de cellule photovoltaïque peuvent évidemment être envisagées. On retrouve alors les avantages déjà décrits en relation avec la première implémentation, sous forme de grilles superposées, de l'élément de modulation 23, et notamment la possibilité de pouvoir effectuer des mesures de la qualité du composant photovoltaïque à différentes résolutions (en fonction de la taille de la dalle choisie), et de dresser des cartographies associées de l'intensité des photocourants induits dans ce composant.

Avec des dalles à un seul obturateur à cristaux liquides, le changement de résolution implique de disposer de plusieurs dalles de tailles différentes. Il est toutefois possible de s'affranchir au moins partiellement de cette contrainte en utilisant un élément de modulation dans lequel la matrice d'obturateurs à cristaux liquides comprend une pluralité d'obturateurs à cristaux liquides, comme illustré par exemple en relation avec la figure 7 dans un mode de réalisation particulier de la technique proposée. Dans cet exemple illustratif et non limitatif, l'élément de modulation 23, de dimensions sensiblement équivalentes aux dimensions standards d'une cellule photovoltaïque de panneau photovoltaïque, est formé par une matrice de quatre obturateurs à cristaux liquides 01, 02, 03 et 04 de mêmes dimensions, répartis en deux rangées de deux obturateurs. Un tel agencement reposant sur une pluralité d'obturateurs contrôlables de manière indépendante les uns des autres est intéressant en ce qu'il permet, à partir d'une seule et même dalle, d'effectuer des mesures à différentes résolutions. L'élément de modulation 23 représenté en figure 7 permet ainsi d'effectuer des mesures à la résolution de la cellule, de la demi-cellule, ou encore du quart de cellule photovoltaïque. Par exemple, pour effectuer une mesure avec une résolution au quart de cellule, il suffit, par le biais des moyens de pilotage du dispositif de mesure, de définir l'obturateur 01 comme zone de modulation (l'obturateur 01 alterne alors entre son état d'exposition et son état d'obturation à une fréquence prédéterminée) et de figer les autres obturateurs 02, 03 et 04 dans un même état constant, par exemple dans leur état d'exposition. Une fois la mesure de courant induit effectuée dans cette configuration par l'unité de mesure 24, il est possible, sans déplacer la dalle, de tester un autre quart de la cellule sur laquelle l'élément de modulation 23 est posé (par exemple, en sélectionnant cette fois l'obturateur 02 comme zone de modulation, et en figeant l'état des obturateurs 01, 03 et 04). Il est également possible de définir un groupe d'obturateurs (généralement adjacents) en tant que zone de modulation : tous les obturateurs de la zone de modulation sont alors pilotés pour alterner de manière synchrone et cohérente entre leur état d'exposition et leur état d'obturation, à la fréquence prédéterminée. Par exemple, en sélectionnant le groupe d'obturateurs 01 et 03 comme zone de modulation et en figeant l'état des obturateurs 02 et 04, on effectue une mesure à la résolution de la demi-cellule. En sélectionnant tous les obturateurs (i.e. 01, 02, 03 et 04) en tant que zone de modulation, on retrouve des conditions de mesures similaires à celles déjà décrites en relation avec la figure 5, avec des mesures à la résolution de la cellule. Une fois les mesures souhaitées effectuées sur une cellule, l'élément de modulation 23 peut être physiquement déplacé sur une autre cellule à tester du composant photovoltaïque CP. Dans ce mode de réalisation, une même dalle peut donc être utilisée pour dresser des cartographies complètes de l'intensité des photocourants induits dans le composant photovoltaïque à différents niveaux de résolution.

Bien entendu, là encore, la taille de la dalle n'est pas limitée à celle d'une cellule, et d'autre tailles de dalles peuvent être envisagées. Dans un mode de réalisation particulier de la technique proposée, illustré en relation avec les figures 8 et 9. la matrice comprenant une pluralité d'obturateurs à cristaux liquides est de dimensions sensiblement équivalentes aux dimensions standards d'un panneau photovoltaïque (pour plus de lisibilité de ces figures, l'élément de modulation 23 est présenté dans une configuration où il n'est pas encore posé sur le panneau photovoltaïque). Un tel mode de réalisation présente l'intérêt de permettre de mesurer la qualité de l'intégralité d'un panneau photovoltaïque à différentes résolutions, sans qu'il soit nécessaire de déplacer physiquement l'élément de modulation 23, une fois ce dernier posé sur le panneau. La sélection de la zone de modulation ZM et son déplacement après chaque mesure sont en effet gérés de manière purement logicielle, via l'unité de pilotage du dispositif de mesure. Une telle solution offre ainsi une grande flexibilité d'utilisation. Comme montré sur les figures 8 et 9, elle permet par exemple d'adapter facilement la forme de la zone de modulation ZM à celle des cellules photovoltaïques du panneau photovoltaïque testé (les cellules Cl, C2, ..., Cn de forme carrée de la figure 8, ou les cellules Cl', C2', ..., Cm' en forme de bande de la figure 9), pour la mise en oeuvre de mesures à la résolution de la taille d'une cellule. Le temps de la mesure, les obturateurs ne faisant pas partie de la zone de modulation sont tous figés dans un même état constant, par exemple leur état d'exposition (comme montré sur l'exemple de la figure 8), ou leur état d'obturation (comme montré sur l'exemple de la figure 9, une telle configuration étant particulièrement intéressante en ce qu'elle permet de limiter les lumières parasites).

Dans un mode de réalisation particulier de l'implémentation de l'élément de modulation sous forme de matrice d'obturateurs à cristaux liquides, une taille intermédiaire de dalle - entre une taille standard de cellule photovoltaïque et une taille standard de panneau photovoltaïque - constitue un bon compromis entre transportabilité de l'élément de modulation et flexibilité en termes de résolution.

Il convient par ailleurs de noter que les exemples précédents - décrivant la possibilité d'effectuer des mesures et d'obtenir des cartographies à une résolution de la taille de la cellule, de la demi-cellule, ou du quart de cellule notamment - sont donnés à titre purement illustratif et non limitatif. Plus particulièrement, il va de soi que la technique proposée permet avantageusement la réalisation de mesures à des résolutions bien plus élevées, par exemple de l'ordre de quelques micromètres lorsque l'élément de modulation prend la forme d'une matrice d'obturateurs à cristaux liquides avec des obturateurs dans cet ordre de dimensions. Il est ainsi possible de dresser des cartographies haute résolution révélant des informations précieuses sur les défauts électriquement actifs du composant photovoltaïque testé.

Dans un mode de réalisation particulier combinable avec l'une ou l'autre des deux implémentations principales précédemment décrites (grilles superposées ou matrice d'obturateurs à cristaux liquides), l'élément de modulation 23 comprend en outre des moyens de filtrage optique permettant de filtrer, en fonction de sa longueur d'onde, la partie du rayonnement lumineux (e.g. de la lumière du soleil) qui atteint la zone testée du composant photovoltaïque, après avoir traversé la zone de modulation de l'élément de modulation. En d'autres termes, ces moyens de de filtrage permettent de sélectionner la ou les longueurs d'onde de la lumière modulée incidente sur la zone testée. De cette manière, la technique proposée permet également de caractériser le composant photovoltaïque testé dans son épaisseur, le niveau de profondeur testé dépendant de la longueur d'onde sélectionnée. Les moyens de filtrages peuvent prendre la forme d'un ou plusieurs supports colorés, éventuellement interchangeables ou combinables, disposés au-dessus et/ou au-dessous des grilles superposées ou de la matrice d'obturateurs à cristaux liquides (selon l'implémentation de l'élément de modulation considérée). De manière alternative ou complémentaire, ils peuvent également prendre la forme d'un colorant directement diffusé dans les portions optiquement transparentes des grilles (lorsque celles-ci sont faites d'un matériau optiquement transparent) ou dans les cristaux liquides des obturateurs (selon l'implémentation de l'élément de modulation considérée).

Selon un autre aspect, la technique proposée se rapporte également à un procédé de mesure de la qualité d'un composant photovoltaïque au moyen d'un dispositif de mesure tel que précédemment décrit. Plus particulièrement, selon le procédé proposé, le composant photovoltaïque est testé « in situ » (i.e. directement sur le lieu où il est installé et en conditions d'exploitation) et il est éclairé uniquement à la lumière naturelle du soleil. Le composant photovoltaïque est typiquement un panneau photovoltaïque. Le procédé proposé, décrit en relation avec la figure 10 dans un mode de réalisation particulier, comprend au moins une itération des étapes suivantes : une étape de positionnement 101 de l'élément de modulation du dispositif de mesure directement au contact d'une zone comprenant au moins une zone à tester dudit composant photovoltaïque ; une étape d'activation 103 de l'alternance, à une fréquence prédéterminée, de la zone de modulation de l'élément de modulation, entre son état d'exposition et son état d'obturation. une étape de mesure 104, par l'unité de mesure dudit dispositif de mesure (préalablement connectée au composant photovoltaïque à tester), de l'intensité du courant induit dans le composant photovoltaïque par la lumière naturelle du soleil modulée par la zone de modulation.

Dans un mode de réalisation particulier, de manière optionnelle, le procédé comprend également, préalablement à ladite étape d'activation 103, lorsque l'élément de modulation du dispositif de mesure prend la forme d'une matrice comprenant une pluralité d'obturateurs à cristaux liquides, une étape de sélection 102 d'un ensemble d'obturateurs à cristaux liquides adjacents de ladite matrice (comprenant au moins un obturateur à cristaux liquides) définissant ladite zone de modulation.