La cellule photovoltaïque
Fiche : La cellule photovoltaïque. Recherche parmi 300 000+ dissertationsPar Vince Dylan Payetos • 9 Novembre 2018 • Fiche • 1 225 Mots (5 Pages) • 718 Vues
La cellule photovoltaïque
CONTEXTE DU SUJET
[pic 1] | Les panneaux solaires sont utilisés pour alimenter en électricité des sites isolés et difficiles d’accès, par exemple des régions montagneuses. Dans ces cas, il est intéressant d’installer des panneaux solaires car ceux-ci ne demandent que très peu, voir aucun entretien. Les installations qui peuvent être raccordées au réseau sont composées de modules solaires, constitués eux-mêmes de cellules photovoltaïques. Ces générateurs transforment directement l’énergie solaire en énergie électrique (courant continu). |
Les cellules photovoltaïques qui composent les panneaux solaires convertissent l’énergie lumineuse du Soleil en énergie électrique. Lorsqu’elle est éclairée par la lumière, une cellule photovoltaïque génère un courant électrique et une tension électrique apparaît entre ses bornes. |
But de la manipulation :
Étudier les caractéristiques électriques et énergétiques d’une cellule photovoltaïque.
DOCUMENT MIS A DISPOSITION DU CANDIDAT :
DOC. 1 : Tension, courant et puissance électrique |
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DOC. 2 : Rendement d’une cellule photovoltaïque |
Le rendement η d’une cellule photovoltaïque est le quotient de la puissance électrique maximale Pmax générée par la cellule par la puissance lumineuse Plum qu’elle reçoit : [pic 2] La puissance lumineuse reçue par une surface S sous un éclairement E est : Plum = E × S où E est l’éclairement de la cellule, exprimée en W/m2, S la surface de la cellule, exprimée en m². ⇨ On admettra qu’un éclairement de 100 lux (mesuré à l’aide d’un luxmètre) correspond à 1 W/m². |
MATÉRIEL MIS À DISPOSITION DU CANDIDAT :
- Une cellule photovoltaïque ;
- Deux multimètres ;
- Un potentiomètre (rhéostat) dont la résistance R peut varier entre 0 et 100 kΩ ;
- Une lampe de bureau ;
- Un luxmètre et sa notice ;
- 6 fils électriques (3 rouges, 3 noires) ;
- Un tableur ou un tableur grapheur ;
- Une règle graduée.
TRAVAIL A EFFECTUER :
- Élaboration et réalisation d’un montage (10 min conseillées)
Proposer un schéma de montage permettant, avec le matériel disponible, de mesurer la tension U aux bornes de la cellule photovoltaïque et l’intensité I qu’elle génère lorsqu’elle est éclairée par une lampe de bureau.
Remarque : dans le montage, le potentiomètre, qui se branche en série avec la cellule, doit permettre de faire varier les valeurs de la tension U et de l’intensité I.
APPEL N°1 | Appeler le professeur pour lui présenter votre montage ou en cas de difficulté |
[pic 3] |
→ Après validation par le professeur, réaliser votre montage.
- Tracés de caractéristiques (20 min conseillées)
❶ Éclairer la cellule photovoltaïque avec la lampe de bureau et relever la valeur de l’éclairement E.
❷ Sans modifier l’éclairement, tracer la caractéristique courant – tension I = f(U).
❸ Tracer ensuite la caractéristique puissance – tension P = f(U).
APPEL N°2 | Appeler le professeur pour lui présenter les caractéristiques obtenues |
[pic 4] |
- Détermination du rendement de la cellule photovoltaïque (15 min conseillées)
❶ Proposer une méthode permettant de déterminer le rendement η de la cellule photovoltaïque étudiée.
❷ Calculer ce rendement et l’exprimer en pourcentage :
[pic 5]
APPEL N°3 | Appeler le professeur pour lui présenter la méthode proposée |
[pic 6] |
→ Après validation par le professeur, mettez en œuvre votre proposition.
- Interprétation du résultat obtenu (5 min conseillées)
Commenter la valeur du rendement obtenu.
APPEL N°4 | Appeler le professeur pour lui présenter votre conclusion |
[pic 7] |
Ranger le matériel.
CORRECTION
- Élaboration et réalisation d’un montage
Montage expérimental : (2 pts)
[pic 8] | Le montage schématisé ci-contre permet de tracer la caractéristique de la cellule photovoltaïque |
Protocole expérimental : ❶ Réalisez le montage expérimental ci-dessus. ❷ Éclairer la cellule photovoltaïque à l’aide d’une lampe de bureau. Orienter la lampe pour que l’éclairement soit maximal. ❸ Relever la valeur E de l’éclairement de la lampe, mesuré en lux, par un luxmètre et ne plus déplacer ni la lampe ni la cellule. ❹ Faire varier la résistance du rhéostat et compléter le tableau ci-dessous. La valeur I = 0 mA est obtenue en débranchant la résistance R (rhéostat). |
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