Séance 2 : La cellule photovoltaïque et la physique quantique
Cette section aborde le fonctionnement des cellules photovoltaïques et les principes de physique quantique qui les sous-tendent. Elle explore également le rendement de ces dispositifs et les conditions optimales pour leur fonctionnement.
Definition: La physique quantique explique la structure des spectres de raies et l'émission des atomes, ce qui est fondamental pour comprendre le fonctionnement des cellules photovoltaïques.
Le capteur photovoltaïque capte l'énergie radiative et la convertit en énergie électrique. Ce processus implique des concepts de physique quantique tels que les bandes d'énergie dans les semi-conducteurs.
Vocabulaire:
- Bande de conduction
- Bande de valence
- Semi-conducteur
- Isolant
Le rendement d'une cellule photovoltaïque se calcule selon la formule :
Rendement = (I × U) / (surface × condition d'éclairement)
Où I est l'intensité du courant, U la tension, et la condition d'éclairement représente l'énergie lumineuse reçue par unité de surface.
Highlight: Les conditions optimales de fonctionnement d'une cellule photovoltaïque incluent un éclairement intense et une résistance de charge optimale pour maximiser la puissance délivrée.
La conversion d'énergie dans une cellule photovoltaïque suit le schéma suivant :
Énergie radiative → Cellule photovoltaïque → Énergie électrique + Énergie thermique
Example: Pour illustrer le fonctionnement d'une cellule photovoltaïque, considérons un panneau solaire exposé au soleil. L'absorption des photons par les atomes du semi-conducteur provoque l'émission d'électrons, générant ainsi un courant électrique.
La puissance électrique produite par la cellule est donnée par la formule :
Puissance = U × I
Quote: "Le fonctionnement de la cellule est optimal lorsque la puissance qu'elle délivre à son dipôle de résistance R est optimale."
Cette citation souligne l'importance de trouver le point de fonctionnement optimal pour maximiser l'efficacité de la cellule photovoltaïque.
