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TP2 : Cellule photovoltaïque

lundi 29 octobre 2012, par Emmanuel HOURDEQUIN

Activité 1 : Comment fonctionne une cellule photovoltaïque ?

Matériel :

- cellule photovoltaïque 0,5 V ; 0,4 A

- lampe à incandescence 40 W

- luxmètre

- Rhéostat 33 Ω

- interrupteur

- 2 multimètres

Réaliser le montage suivant :

1) La cellule n’est pas éclairée. Mesurer la tension U (en circuit ouvert) à ses bornes.

2) La cellule est éclairée par une lampe. Régler la position de la cellule par rapport à la lampe pour avoir un éclairement de 4000 lux avec une lampe de 25 W ou 8000 lux pour une lampe 40 W (mesure au luxmètre).

3) L’interrupteur est ouvert : mesurer la tension U (en circuit ouvert).

4) L’interrupteur est fermé :

- Pour les deux positions extrêmes du curseur du rhéostat, relever les valeurs de U et I.

- En faisant varier la position du curseur du rhéostat, mesurer U et I pour une dizaine de points pertinents.

3) A l’aide d’un tableur :

- Calculer la puissance électrique P fournie par la cellule photovoltaïque pour chaque mesure.

- Tracer la caractéristique I(U) soit U en abscisse et I en ordonnée ;

- Tracer la caractéristique P(U) soit U en abscisse et P en ordonnée.

4) Refaire tout le travail avec un éclairement deux fois plus grand (ou deux fois plus petit).

Exploitation :

- Quelle est l’influence de l’éclairement sur les caractéristiques de la cellule ?

- Pour les deux valeurs d’éclairement, relever les coordonnées du point de fonctionnement lorsque la puissance délivrée par la cellule est maximale.

Activité 2 : Utilisation de cellules photovoltaïques.

On souhaite alimenter un petit moteur électrique à l’aide des cellules photovoltaïques précédentes. Ses conditions de fonctionnement sont les suivantes :

Tension minimale 1,6 V

Intensité du courant : inférieur à 10 mA

- Comment associer les cellules entre elles (dérivation ou série) ? calculer le nombre de cellules nécessaires.

- Réaliser le montage.

Activité 3 : Rendement d’un panneau photovoltaïque

On dispose du matériel suivant :

- panneau photovoltaïque

- lampe halogène 500 W ou lumière directe du soleil (reprendre les mesures de la semaine dernière si elles sont correctes)

- rhéostat 1kΩ

- 2 multimètres

- Solarimètre permettant de mesurer l’irradiation en W.m-2.

On rappelle que le rendement est défini par

η= puissance utile / puissance absorbée

Proposer un protocole permettant de déterminer l’ordre de grandeur du rendement du panneau photovoltaïque.

Réaliser les mesures et conclure.

Portfolio

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