Les cellules photovoltaïques sont des dispositifs de plus en plus utilisés aujourd'hui. En effet, elles ont l'avantage de produire de l'électricité à partir d'une source d'énergie abondante : le rayonnement solaire.

Quel est le rendement d'une cellule photovoltaïque ?

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Doc. 1
Protocole et montage

PC - chapitre 20 - Effet photoélectrique et enjeux énergétiques - Rendement d'une cellule - Protocole et montage

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Éclairer la cellule de manière à ce que les rayons arrivent perpendiculairement par rapport à la cellule.
Faire varier la résistance du résistor au moins dix fois et, pour chacune de ces valeurs, mesurer l'intensité du courant ainsi que la tension aux bornes de la cellule.
Pour chaque couple (U, I), calculer la puissance électrique.

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Doc. 2
Caractéristiques d'une cellule

Le graphique ci-dessous représente, pour différents flux de rayonnement surfacique \varphi, en (W·m^-2), l'évolution de l'intensité I et de la puissance P en fonction de la tension U aux bornes de la cellule.

PC - chapitre 20 - Effet photoélectrique et enjeux énergétiques - Rendement d'une cellule - Caractéristiques d'une cellule

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Doc. 3
Matériel nécessaire

Cellule photovoltaïque
Multimètres
Résistor variable

Lampe
Luxmètre-solarimètre
Règle

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Questions

Compétence(s)

REA : Mettre en œuvre un protocole
RAI/MOD : Utiliser avec rigueur le modèle de l'énergie
VAL : Faire preuve d'esprit critique

1. Représenter la chaîne énergétique du panneau photovoltaïque, en identifiant les puissances reçues, perdues et utiles, et en nommant la forme d'énergie associée.

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2. Commenter les courbes du doc. 3.

3. Tracer la caractéristique I = f(U), puis la courbe P = f(U) de la cellule. Déterminer la puissance maximale de la cellule, appelée puissance de crête.

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4. Avec le solarimètre, mesurer la puissance surfacique reçue par la cellule. En déduire le rendement du panneau.

5. Proposer et mettre en œuvre un protocole permettant de tracer l'évolution du rendement de la cellule en fonction de l'angle d'incidence des rayons lumineux.

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Synthèse de l'activité

Lister les paramètres influençant le rendement d'une cellule photovoltaïque.

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Rendement d'une cellule

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