Cellule photovoltaïque

Partie 2 : Caractéristique de la cellule photovoltaïque avec éclairement

Lorsque la cellule photovoltaïque est éclairée, celle-ci se comporte comme un générateur réel. Afin de réaliser sa caractéristique, il serait possible de la relier directement à une résistance variable afin de mesurer sa tension et intensité du courant. Nous allons cependant conserver le circuit de la figure 2 qui présente l'avantage de fournir directement un grand nombre de points de mesure.

La caractéristique de la cellule photovoltaïque avec éclairement est caractérisée par deux valeurs, l'intensité du courant de court-circuit \(I_{CC}\) et la tension de circuit ouvert \(U_{CO}\). L'intensité de courant de court-circuit est l'intensité du courant sortant de la cellule lorsque la tension à ses bornes est nulle \(ie\) lorsque la cellule photovoltaïque est court-circuitée. La tension de circuit ouvert est la tension aux bornes de la cellule lorsque l'intensité du courant la traversant est nulle \(ie\) lorsque la branche dans laquelle est la cellule est ouverte.


2.1 Préparation

1. On souhaite dans cette partie tracer la caractéristique de la cellule photovoltaïque en convention non plus récepteur mais générateur. Comment doit-on modifier le montage et/ou la formule Latis précédente pour ce faire ? Expliquer votre raisonnement.

2. Rappeler la définition de la puissance électrique fournie par un dipôle. À quelle condition sur cette puissance ce dipôle a-t-il un comportement générateur ? Récepteur ?

3. Sur la caractéristique \(I=f(U)\) du dipôle, dans quel(s) quadrant(s) se trouve le point de fonctionnement du dipôle s'il se comporte comme un générateur ? Comme un récepteur ?



2.2 Manipulation

Dans cette partie, nous étudierons la cellule photovoltaïque en faisant varier l'éclairement. Pour ce faire, posez la cellule photovoltaïque verticalement sur la plaquette tournante, vous pourrez alors l'éclairer à l'aide d'une lampe. Positionner initialement la cellule et la plaquette de sorte à ce que celle-ci indique un angle \(\alpha=0^\circ\) et que la cellule soit orthogonale au rayon lumineux lui arrivant dessus (on dira alors que la cellule est éclairée en incidence normale).

1. Après avoir présenté à l'enseignant votre réponse à la question 1, effectuer le montage électrique choisi et lancer une acquisition de façon analogue à précédemment. Prenez garde à bien cocher l'option "Ajouter les courbes" sur Latis afin que les nouvelles courbes tracées n'effacent pas les précédentes.

2. À l'aide de la feuille de calcul, créer une variable \(Iecl\) qui vaut l'intensité du courant circulant dans la cellule photovoltaïque.

3. À l'aide de la feuille de calcul, créer un variable \(P\) qui vaut la puissance électrique fournie par la cellule photovoltaïque. Tracer \(P\) et \(Iecl\) en fonction de la tension sur le même graphe.

4. Représenter sur la courbe précédente l'intensité de court-circuit \(I_{CC}\), la tension de circuit ouvert \(U_{CO}\) et le point de puissance maximale. Donner les coordonnées de ces trois points mesurés à l'aide du réticule.

5. Tourner ensuite la cellule photovoltaïque d'un angle de 30° puis de 60°, refaire les mesures précédentes dans les deux cas et tracer les courbes correspondantes. Que remarquez vous ?

6. Que pouvez vous en déduire de l'impact de l'inclinaison des rayons lumineux incident sur l'efficacité d'un panneau photovoltaïque ?