Salut j'ai ce DM a faire mais je ne comprends rien pourriez vous m'aider ?
Merci beaucoup
Exercice 1 : /10
On a relevé la valeur de l’intensité du courant I qui traverse un module photovoltaïque pour
différentes valeurs de la tension U à ses bornes. L’éclairement est constant.
U(en V) 0. 7.0 14.0 17.5 19.3 20.0 21.0
I(en A) 3.4 3.3 3.2 2.9 2.3 1.6 0
1. Tracer la caractéristique de la cellule photovoltaïque en représentant la courbe I = f(U).
2. On branche aux bornes du module photovoltaïque un dipôle ohmique de résistance R = 4,0 Ω.
Schématiser le montage en faisant apparaître les grandeurs U et I.
3. Superposer au graphique obtenu à la question 2.la caractéristique du dipôle ohmique.
4. Déterminer graphiquement les valeurs de la tension aux bornes du dipôle ohmique et
l’intensité I du courant qui le traverse.
5. Calculer la puissance électrique fournie par le module photovoltaïque au conducteur
ohmique.
6. Déterminer si la valeur de la résistance utilisée maximise la puissance électrique délivrée par
le module photovoltaïque.
Exercice 2 :
Entre mars 2015 et juillet 2016, l'avion suisse Solar Impulse 2 est le premier avion à effectuer un tour
du monde grâce à la seule énergie solaire.
Document 1 : Données techniques sur l’avion
Surface des cellules : S=270 m2
4 moteurs électriques de puissance P=17,5cv chacun
4 blocs de batteries d'énergie E=38,5 kWh chacun
Masse de l'avion : m=2 300 kg
Vitesse maximale : v=140 km/h
Le jour, l'avion est soumis à une puissance solaire surfacique moyenne de valeur 1,00 kW⋅m^-2
Document 2 : Énergie d’un photon
L'énergie d'un photon est donnée par la relation :
E= (h * c)/λ
Avec E l'énergie du photon (en joules) ; h la constante de Planck et c la célérité de la lumière dans
le vide.
h = 6,63*10^-34
c = 3,0*10^8
1 eV=1,60*10^-19
Document 3 : Les photons potentiellement utiles
Le graphique (en pièce jointe) représenté ci-dessous indique que :
Si l'énergie des photons est supérieure à E = 1,12 eV (appelée « gap du silicium »), ceux-ci peuvent
extraire des électrons de la cellule qui conduiront le courant électrique dans le circuit extérieur à la
cellule. L'énergie excédentaire sera perdue : elle représente 33 % de l'énergie radiative solaire ;
Si l'énergie des photons est inférieure à E = 1,12 eV, ceux-ci ne pourront être absorbés.
Questions :
1. Calculer la valeur de la puissance solaire Preçue par l'ensemble des cellules solaires de l'avion.
2. Le rendement des cellules est défini par la relation : η=Pe/PS
avec Pe la puissance électrique
fournie et Ps la puissance radiative reçue.
Montrer que les cellules photovoltaïques peuvent fournir une puissance électrique de valeur
Pe=62,1kW.
3. Cette puissance est-elle suffisante pour faire fonctionner les quatre moteurs à plein régime ?
4. En moyenne, un quart de la puissance électrique produite est utilisée pour la recharge des
batteries. Montrer qu'une durée Δt=10 heures d'exposition solaire est nécessaire à la
recharge totale des batteries de l'avion.
5. Quel type d'énergie propulse l'avion durant le vol de jour ? Que permet la recharge des
batteries ?
6. Le rendement de la cellule en silicium monocristallin, soit η=23,0%, est actuellement l'un des
meilleurs pour une cellule photovoltaïque. Ce rendement peut-il être qualifié de bon pour un
convertisseur d'énergie ? Justifier la réponse.
7. Déterminer la longueur d'onde (en nm) du photon dont l'énergie est égale à Eg. Dans quel
domaine d'ondes se situe cette radiation ?
8. D'après le graphique, quelles sont les longueurs d'onde des photons potentiellement utiles à
la production de courant électrique par ce type de cellule ?
