TP 1 – Cellule photovoltaïque

TS SPE – SC PHYS Thème 3 Matériaux TP 3-7b
1/4
TP 3-7b – Caractéristiques électriques d'une
cellule photovoltaïque
Première partie : caractéristique I=f(U)
Matériel :
- cellule photovoltaïque 0,5V ; 0,4A ; notez son numéro sur la feuille-réponse
- 2 Lampes à incandescence : 40W et 25W
- luxmètre
- Rhéostat 333,1 A ; notez son numéro sur la feuille-réponse.
- interrupteur
- 2 multimètres
- ordinateur et un tableur
1. MONTAGE:
Réalisez le montage ci-contre en respectant le code des couleurs et le branchement des
appareils de mesure :
 FAIRE CONTRÔLER LE MONTAGE PAR LE PROFESSEUR
2. MANIPULATIONS ET TRACÉ DES COURBES I=f(U) et P=f(U)
 La cellule est éclairée par une lampe. Réglez la position de la cellule par rapport à la lampe
pour avoir un éclairement de 4000 lux pour une lampe 25W ou 8000 lux pour une lampe 40W
(mesure approchée au luxmètre).
 L’interrupteur est ouvert : mesurer la tension UO.
 L’interrupteur est fermé :
- Pour les deux positions extrêmes du curseur du rhéostat, relevez les valeurs de U et I et
construire les axes du graphe I = f(U) sur le tableur CALC de OpenOffice
- En faisant varier la position du curseur du rhéostat, mesurer U et I pour une dizaine de
points pertinents. Complétez le tableau n°1 et tracez en même temps la courbe I=f(U)
- Pour chaque lampe, tracez la caractéristique I = f(U) ; Calculer la puissance électrique P
fournie par la cellule photovoltaïque pour chaque mesure et chaque lampe dans une
nouvelle colonne ;
- Tracer la caractéristique P=f(U) pour chaque lampe ;
Quelles sont les grandeurs physiques en abscisse ? = ; en ordonnée ? =
V
A
Cellule
photovoltaïque
Rhéostat 33
U
I

TS SPE – SC PHYS Thème 3 Matériaux TP 3-7b
2/4
QUESTIONS:
Répondre aux questions suivantes :
2.1. Quelle est l’influence de l’éclairement (en lux) sur les caractéristiques de la cellule ?
2.2. Commentez la forme des deux nouvelles courbes donnant P=f(U).
2.3. Pour les deux valeurs d’éclairement, relever les coordonnées du point de fonctionnement
lorsque la puissance délivrée par la cellule est maximale.
3. EXPLOITATION : rendement énergétique de la cellule photovoltaïque étudiée
3.1. - Rappelons d'abord quelques valeurs d'éclairement et de luminosité :
a) Calculez la surface de la cellule photovoltaïque étudiée en TP ; S=........................ en m².
b) Pour les deux éclairements de cette cellule, calculez la puissance lumineuse reçue,
notées P1 pour la lampe de 25W et P2 pour la lampe de 40W. Donnez le détail du calcul.
Complétez le tableau n°2.
3.2. - Les deux courbes tracées nous donnent pour chaque lampe la puissance électrique utile
fournie, notées Pu1 pour la lampe de 25W et Pu2 pour la lampe de 40W au maximum de la courbe.
a) Complétez le tableau n°1.
b) Donnez l'expression littérale du rendement énergétique de la cellule PV dans les deux
cas.
c) calculez la valeur numérique de ce rendement expérimental exp et complétez le tableau
n°1.
3.3.- Ce rendement est-il conforme à ce que l’on peut attendre en général ? Conclure.
3.4.- Il est aussi possible de calculer le rendement théorique à partir des indications fournies
par le constructeur :
Dimensions : 31 x 57 mm – tension 0,5 Vdc – courant maximum : 400 mA – matériau : polycristal
→ Calculez le rendement théorique th. Comparez-le au rendement expérimental exp. Conclure.

TS SPE – SC PHYS Thème 3 Matériaux TP 3-7b
3/4
NOM DES ÉLÈVES du binôme :
Elève 1 : ……………………………………………………………………………. N° de la cellule …..................
Elève 2 : ……………………………………………………………………………. N° du rhéostat ….................
CELLULE PHOTOVOLTAÏQUE
FEUILLE DE MESURES – À RENDRE EN FIN DE SÉANCE
1. MONTAGE : appel pour contrôle
Appel 1
Appel 2
Appel 3
2. TABLEAU DE MESURES ET CARACTÉRISTIQUE I=f(U)
 Mesure de la tension U circuit OUVERT : UCO = …................ (V ou mV ?)
 Mesures circuit fermé
Tableau n°1a : Éclairement 8000 Lx (lampe 40W)
U(V)
0
I(mA)
0
Tableau n°1b : Éclairement 4000 Lx (lampe 25W)
U(V)
0
I(mA)
0
.

TS SPE – SC PHYS Thème 3 Matériaux TP 3-7b
4/4
Tableau n°2 : équivalence : 100 000 Lx = 100 W/m²
LAMPE 25W
LAMPE 40W
Surface S (m²)
Eclairement E (Lx)
Puissance lumineuse reçue (W)
Calcul ?
P1=
P2=
Puissance électrique utile (W)
expérimentale
Pu1=
Pu2=
Rendement (%)
exp