Une cellule photovoltaïque est un générateur électrique qui permet de transformer l’énergie lumineuse en énergie électrique.
- Matériel : Cellule photovoltaïque
- Câbles
- Voltmètre
- Ampèremètre
- Dipôle (ampoule, résistance…)
- Lampe
Réaliser un montage comprenant la cellule photovoltaïque, un voltmètre, un ampèremètre et le dipôle tel que l’ampèremètre, la cellule et le dipôle soient en série et que le voltmètre soit en parallèle de la cellule photovoltaïque.
Éclairer la cellule photovoltaïque à l’aide de la lampe.
À l’aide de l’ampèremètre et du voltmètre, déterminer la puissance fournie par la cellule.
$P_{électrique} = U * I$
Le rendement a pour formule :
$η = \dfrac {P_{électrique}} {P_{lumineuse}}$
$η = \dfrac {U \times I} {P_{lumineuse}}$
La puissance surfacique lumineuse de la lampe est à trouver dans les caractéristiques de celle-ci. En connaissant la surface de la cellule, on peut donc trouver la puissance lumineuse.
Attention
La puissance lumineuse sur la cellule dépend aussi de l’angle d’éclairage sur la cellule $P_{\text{lumineuse}} = P_{\text{lumineuse\ sufacique\ lampe}} * S_{cellule} * cos(θ)$
On a donc pour le rendement : $η = \dfrac {U \times I} {(P_{\text{lumineuse\ sufacique\ lampe}} * Scellule * cos(θ))}$ avec :
- $U$ la tension
- $I$ l’intensité
- $P_{\text{lumineuse\ sufacique\ lampe}}$ la puissance surfacique de la lampe (en $W/m^2$)
- $Scellule$ la surface de la cellule
- $θ$ l’angle formé entre les rayons lumineux et la normale de la cellule ($0\degree$ correspond à un éclairage au-dessus de la cellule et $90\degree$ à un éclairage parallèle à la cellule).
Le rendement de la cellule dépend aussi du dipôle utilisé. Pour trouver le fonctionnement nominal de la cellule, trouver la puissance du circuit pour plusieurs résistances de valeurs différentes. Puis tracer la courbe de la puissance en fonction de la résistance.
La valeur de résistance pour laquelle la puissance est maximale est la valeur pour laquelle la cellule est en fonctionnement nominal.