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.