le r peut etre influencer par les frottement ou les perte par effet joule Aide 1 (doc. 3) : plus le spectre d'absorption d'un semi-conducteur couvre une grande partie du spectre solaire, plus il est adapté à la fabrication d'un capteur photovoltaïque. - Aide 2 (doc. 4) : plus un élément chimique est abondant sur Terre, plus son coût d'exploitation est faible. - Aide 3 (doc. 5) : les considérations économiques prévalent généralement. Le fonctionnement des capteurs photovoltaïques exploite les propriétés optiques et électriques des semi- conducteurs (doc. 1). Les semi-conducteurs absorbent (doc. 3) l'énergie radiative du Soleil (doc. 2) et la convertissenten partie en énergie électrique (doc. 1). Le germanium est celui qui absorbe la plus grande partie de l'énergie radiative du soleil (doc. 2 et 3) mais son efficacite est la plus faible (doc. 5). L'arséniure de gallium et le silicium ont des spectres d'absorption(doc. 3) et des rendements (doc. 5) comparables, mais le silicium est beaucoup plus abondant dans la croute terrestre (doc. 4). Son abondance sur Terre et son rendement eleve font du silicium le semi-conducteur le plus utilisé pour la fabrication de capteurs photovoltaiques. le capteur photovoltaique se comporte comme un generateur car la carecteristique courant tension du capteur ne passe pas par lorigine l'influence de l'eclairement: plus leclairement sur le capteur est grand plus lintensite du courant delivree est grand contrairement a la tension qui varie Pmax c'est la valeur y du pique voir le graphique resistance graphiquement voir le pique x R= U/I I=Pmax/U Pmax=U/R Une cellule photovoltaïque de dimension : 2 cm x 6 cm est utilisée ; celui-ci est éclairé à E = 800 W/m2. A ces bornes on lit la tension U = 18,0 V et l'intensité I = 5,0 mA fournies pour qu'un moteur fonctionne 1) Calculer la puissance radiative reçue par la cellule. S=Lxl=6x2=12cm^^2=12x10^^-4 m^^2 P(radiative)=ExS =800x12x10^^-4 =9,6x10^^-1W 2) Calculer la puissance électrique fourni par la cellule P(electrique)=UxI =18x5x10^^-4 =0,090W 3) Exprimer puis calculer le rendement de la cellule photovoltaïque. r=Pelectrique/Pradiative =0,090/0,060W =0,094W =9,4% • Dans tous les métaux, tels que le cuivre et l'aluminium, les atomes peuvent facilement s'échanger leurs électrons, et les métaux sont conducteurs. D'autres matériaux, comme le bois, ont des atomes qui ne partagent leurs électrons : on dit que ces substances sont isolantes. • Les matériaux semi-conducteurs comme le silicium sont utilisés en électronique. Un matériau semi-conducteur est un matériau isolant qui nécessite un apport d'énergie extérieure pour devenir conducteur. Cette propriété est au cœur du principe de fonctionnement des capteurs photovoltaïques pour avoir un apport d'énergie assuré par la lumière du Soleil • Le spectre d'absorption d'un matériau semi-conducteur lui est propre, c'est-à-dire qưil absorbe que certaines longueurs d'onde L'effet appelé photoélectrique a été découvert par Henri Becquerel en 1839. Bilan énergétique E(radiative)=E(électrique) +E(thermique) Bilan en puissance P(radiative)=P(électrique) +P(thermique) Une cellule photovoltaïque est obtenue en réalisant la jonction de deux semi-conducteurs. L'un contient un excedent d'electrons mobiles (semi-conducteur dope n), et l'autre un déficit d'électrons entrainant l'apparition de trous consideres comme positifs (semi-conducteur dope p). La partie du spectre solaire absorbée par une cellule photovoltaïque dépend de la nature du matériau semi-conducteur. Un capteur photovoltaïque nécessite des semi-conducteurs à large spectre d'absorption afin d'absorber un maximum d'énergie radiative du Soleil et ainsi augmenter le rendement de conversion. Le rendement des cellules photovoltaïques reste encore faible environ 15 à 20 %. Pour lľ'augmenter, l’une des techniques consiste à superposer plusieurs couches de semi-conducteurs différents (cellules à multi-jonctions). le spectre d'absorption du capteur est beaucoup plus large. r =Puissance électrique /Energie électrique < 1 Ou r=Puissance radiative /Energie radiative Bilan en puissance (W) ou en énergie (J): P(radiative) = Eclairement x Surface = E x S W/m = W/m carré x m carré Rappel : 1 cm2= 1x10-4 m2 • La caractéristique courant-tension i = f(u) permet de déterminer la puissancemaximale qu'un capteur photovoltaïque peut délivrer et d'accéder à la résistance optimale du récepteur à utiliser avec le capteur. d'où Rappels: Loi d'Ohm : U= R × I d’ou R= U/I Pelectrique=UxI ou P=Rx I2 et donc R=P/I2