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Comprendre le Rendement et Fonctionnement des Cellules Photovoltaïques pour les Enfants

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Emma

11/07/2025

Ens. Scient.

La cellule photovoltaïque

Matières

Ens. Scient.

2 426

•

11 juil. 2025

•

1 page

Comprendre le Rendement et Fonctionnement des Cellules Photovoltaïques pour les Enfants

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Emma

@e.m.m.a.

La cellule photovoltaïque : principes de fonctionnement et rendement

Les... Affiche plus

La cellule photovoltaique rayonl électromagnétik 2 Pas assez d'NRJ= pas d'interactions avec ts les matériaux composants la cellule INFOS Lum

Principes de base des cellules photovoltaïques

Les cellules photovoltaïques convertissent directement l'énergie lumineuse en électricité. Leur fonctionnement repose sur les interactions entre la lumière et des matériaux semi-conducteurs. Cependant, leur rendement reste limité à environ 20% en raison de plusieurs facteurs.

Définition: Une cellule photovoltaïque est un dispositif qui transforme l'énergie lumineuse en énergie électrique grâce à l'effet photoélectrique.

La lumière peut être considérée de deux façons : comme un flux de particules appelées photons, ou comme une onde électromagnétique. Les cellules photovoltaïques exploitent principalement le caractère ondulatoire de la lumière.

Vocabulaire: Un photon est une particule élémentaire de lumière qui transporte de l'énergie et se propage à la vitesse de la lumière c=3x108m/sc = 3x10⁸ m/s.

Le faible rendement des cellules s'explique par plusieurs phénomènes :

  1. Une partie de la lumière est réfléchie et n'interagit pas avec la cellule.
  2. Certains photons n'ont pas assez d'énergie pour interagir avec tous les matériaux de la cellule.
  3. L'énergie excédentaire des photons est perdue sous forme de chaleur.

Highlight: Pour améliorer le rendement, on peut utiliser des couches anti-reflet qui réduisent la réflexion de la lumière à la surface de la cellule.

Le fonctionnement d'une cellule photovoltaïque repose sur l'utilisation de matériaux semi-conducteurs. Ces matériaux ont la particularité de pouvoir devenir conducteurs lorsqu'on leur fournit une énergie suffisante, appelée énergie de gap EgapEgap.

Exemple: Le silicium est le matériau semi-conducteur le plus couramment utilisé dans les cellules photovoltaïques. Il absorbe principalement dans l'infrarouge.

La partie du spectre lumineux absorbée par une cellule dépend de la nature du semi-conducteur utilisé, ce qui influence directement son rendement. Par exemple :

  • Le silicium absorbe principalement dans l'infrarouge
  • Les pérovskites absorbent dans le visible
  • Le germanium absorbe dans l'infrarouge lointain plusefficacedansl′espacecarceslongueursd′ondesontabsorbeˊesparl′atmospheˋreterrestreplus efficace dans l'espace car ces longueurs d'onde sont absorbées par l'atmosphère terrestre

L'efficacité d'une cellule photovoltaïque dépend également de son éclairement, c'est-à-dire de la puissance lumineuse reçue par unité de surface enW/m2en W/m². Deux facteurs principaux influencent l'éclairement :

  1. La distance entre la source lumineuse et la cellule
  2. L'orientation de la surface de la cellule par rapport à la lumière incidente

Quote: "Si on double l'éloignement, mais qu'on veut recevoir la même puissance lumineuse, la surface doit être multipliée par 4!"

Enfin, il est important de noter que les sources lumineuses peuvent avoir différents types d'émission :

  • Isotrope : rayonnement identique dans toutes les directions ex:ampouleex : ampoule
  • Anisotrope : rayonnement discontinu dans toutes les directions ex:lampedepocheex : lampe de poche
  • Quasi unidirectionnel : rayonnement identique dans une seule direction ex:laserex : laser

La compréhension de ces principes est essentielle pour optimiser le rendement des cellules photovoltaïques et développer des technologies solaires plus efficaces.



Si on te demande...

Qu'est-ce que le compagnon IA de Knowunity ?

Notre compagnon IA est spécialement conçu pour répondre aux besoins des étudiants. Sur la base des millions d'éléments de contenu que nous avons sur la plateforme, nous pouvons fournir des réponses vraiment significatives et pertinentes aux étudiants. Mais il ne s'agit pas seulement de réponses, le compagnon a encore plus pour but de guider les élèves dans leurs défis d'apprentissage quotidiens, avec des plans d'étude personnalisés, des quiz ou des éléments de contenu dans le chat et une personnalisation à 100% basée sur les compétences et les développements de l'étudiant.

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Tu peux télécharger l'application dans Google Play Store et dans l'App Store d'Apple.

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4.8/5

Google Play

L'application est très facile d'utilisation et bien conçue. Jusqu'à présent, j'ai trouvé tout ce que je cherchais et j'ai pu apprendre beaucoup de choses grâce aux présentations ! Je vais certainement utiliser l'application pour un travail en classe ! Et comme source d'inspiration personnelle, elle est bien sûr aussi très utile.

Stefan S

utilisateur iOS

Cette application est vraiment super. Il y a tellement de fiches de révision et d'aide, [...]. Par exemple, la matière qui me pose problème est le français et l'appli a un choix d'aide très large. Grâce à cette application, je me suis améliorée en français. Je la recommanderais à tout le monde.

Samantha Klich

utilisatrice Android

Waouh, je suis vraiment abasourdi. J'ai essayé l'application parce que je l'avais déjà vue plusieurs fois dans la publicité et j'ai été absolument choquée. Cette appli est L'AIDE dont on rêve pour l'école et surtout, elle propose tellement de choses, comme des rédactions et des fiches qui m'ont personnellement TRÈS bien aidé.

Anna

utilisatrice iOS

Meilleur application je voulais m'entraîner pour mes maths puis j'ai tout compris d'un coup c'est mon nouveau prof maintenant 🤣🤣

Thomas R

utilisateur d' Android

super application pour réviser je révise tout les soirs

Esteban M

utilisateur d'Android

Permet de vraiment comprendre les cours sous forme de fiches de révisions déjà faites ! Incroyable, je recommande vraiment

Leny

utilisateur d'Android

L'application est tout simplement géniale ! Il me suffit de taper mon sujet dans la barre de recherche et je le vérifie très rapidement. Je ne dois plus regarder 10 vidéos YouTube pour comprendre quelque chose et j'économise ainsi mon temps. Je te le recommande !

Sudenaz Ocak

utilisateur Android

Cette application m'a vraiment fait m'améliorer ! J'étais vraiment nul en maths à l'école et grâce à l'appli, je suis meilleur en maths ! Je suis tellement reconnaissante que vous ayez créé cette application.

Greenlight Bonnie

utilisateur Android

PARFAIT 🌟 💕🔥 ça facilite Vrmt la révision avec des fiches de révisions fascinants✨🥰

Khady

utilisatrice d'Android

Je conseille vraiment ! je galère à avoir des cours clairs et ça aide énormément !!

Claire

utilisatrice iOS

C’est vraiment mais vraiment la meilleurs appli au début de l’année au collège jetait une élève perturbatrice et j’avais 9 de moyenne générale plus précisément 9,68... Et la un de mes potes me donne cette appli pour réviser c’était incroyable y’a des fiche de révision des quiz bref grâce à cette appli je suis passé de 9,68 à 17,40 trop contente 🤩🤩

Raoul

utilisateur IOS

Knowunity est vraiment une application incroyable elle est pour tous les âges et s’adapte à tous les niveaux.Elle permet de mieux comprendre et apprendre. Cette application est super pour les devoirs et pour les contrôles je la recommande à tous le monde petit ou grands

Ella

utilisatrice iOS

L'application est très facile d'utilisation et bien conçue. Jusqu'à présent, j'ai trouvé tout ce que je cherchais et j'ai pu apprendre beaucoup de choses grâce aux présentations ! Je vais certainement utiliser l'application pour un travail en classe ! Et comme source d'inspiration personnelle, elle est bien sûr aussi très utile.

Stefan S

utilisateur iOS

Cette application est vraiment super. Il y a tellement de fiches de révision et d'aide, [...]. Par exemple, la matière qui me pose problème est le français et l'appli a un choix d'aide très large. Grâce à cette application, je me suis améliorée en français. Je la recommanderais à tout le monde.

Samantha Klich

utilisatrice Android

Waouh, je suis vraiment abasourdi. J'ai essayé l'application parce que je l'avais déjà vue plusieurs fois dans la publicité et j'ai été absolument choquée. Cette appli est L'AIDE dont on rêve pour l'école et surtout, elle propose tellement de choses, comme des rédactions et des fiches qui m'ont personnellement TRÈS bien aidé.

Anna

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Meilleur application je voulais m'entraîner pour mes maths puis j'ai tout compris d'un coup c'est mon nouveau prof maintenant 🤣🤣

Thomas R

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super application pour réviser je révise tout les soirs

Esteban M

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Permet de vraiment comprendre les cours sous forme de fiches de révisions déjà faites ! Incroyable, je recommande vraiment

Leny

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L'application est tout simplement géniale ! Il me suffit de taper mon sujet dans la barre de recherche et je le vérifie très rapidement. Je ne dois plus regarder 10 vidéos YouTube pour comprendre quelque chose et j'économise ainsi mon temps. Je te le recommande !

Sudenaz Ocak

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Cette application m'a vraiment fait m'améliorer ! J'étais vraiment nul en maths à l'école et grâce à l'appli, je suis meilleur en maths ! Je suis tellement reconnaissante que vous ayez créé cette application.

Greenlight Bonnie

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PARFAIT 🌟 💕🔥 ça facilite Vrmt la révision avec des fiches de révisions fascinants✨🥰

Khady

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Je conseille vraiment ! je galère à avoir des cours clairs et ça aide énormément !!

Claire

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C’est vraiment mais vraiment la meilleurs appli au début de l’année au collège jetait une élève perturbatrice et j’avais 9 de moyenne générale plus précisément 9,68... Et la un de mes potes me donne cette appli pour réviser c’était incroyable y’a des fiche de révision des quiz bref grâce à cette appli je suis passé de 9,68 à 17,40 trop contente 🤩🤩

Raoul

utilisateur IOS

Knowunity est vraiment une application incroyable elle est pour tous les âges et s’adapte à tous les niveaux.Elle permet de mieux comprendre et apprendre. Cette application est super pour les devoirs et pour les contrôles je la recommande à tous le monde petit ou grands

Ella

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La cellule photovoltaïque : principes de fonctionnement et rendement

Les cellules photovoltaïques convertissent la lumière en électricité, mais leur rendement reste limité à environ 20% en raison de plusieurs facteurs. La compréhension des interactions entre la lumière et les matériaux... Affiche plus

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Principes de base des cellules photovoltaïques

Les cellules photovoltaïques convertissent directement l'énergie lumineuse en électricité. Leur fonctionnement repose sur les interactions entre la lumière et des matériaux semi-conducteurs. Cependant, leur rendement reste limité à environ 20% en raison de plusieurs facteurs.

Définition: Une cellule photovoltaïque est un dispositif qui transforme l'énergie lumineuse en énergie électrique grâce à l'effet photoélectrique.

La lumière peut être considérée de deux façons : comme un flux de particules appelées photons, ou comme une onde électromagnétique. Les cellules photovoltaïques exploitent principalement le caractère ondulatoire de la lumière.

Vocabulaire: Un photon est une particule élémentaire de lumière qui transporte de l'énergie et se propage à la vitesse de la lumière c=3x108m/sc = 3x10⁸ m/s.

Le faible rendement des cellules s'explique par plusieurs phénomènes :

  1. Une partie de la lumière est réfléchie et n'interagit pas avec la cellule.
  2. Certains photons n'ont pas assez d'énergie pour interagir avec tous les matériaux de la cellule.
  3. L'énergie excédentaire des photons est perdue sous forme de chaleur.

Highlight: Pour améliorer le rendement, on peut utiliser des couches anti-reflet qui réduisent la réflexion de la lumière à la surface de la cellule.

Le fonctionnement d'une cellule photovoltaïque repose sur l'utilisation de matériaux semi-conducteurs. Ces matériaux ont la particularité de pouvoir devenir conducteurs lorsqu'on leur fournit une énergie suffisante, appelée énergie de gap EgapEgap.

Exemple: Le silicium est le matériau semi-conducteur le plus couramment utilisé dans les cellules photovoltaïques. Il absorbe principalement dans l'infrarouge.

La partie du spectre lumineux absorbée par une cellule dépend de la nature du semi-conducteur utilisé, ce qui influence directement son rendement. Par exemple :

  • Le silicium absorbe principalement dans l'infrarouge
  • Les pérovskites absorbent dans le visible
  • Le germanium absorbe dans l'infrarouge lointain plusefficacedansl′espacecarceslongueursd′ondesontabsorbeˊesparl′atmospheˋreterrestreplus efficace dans l'espace car ces longueurs d'onde sont absorbées par l'atmosphère terrestre

L'efficacité d'une cellule photovoltaïque dépend également de son éclairement, c'est-à-dire de la puissance lumineuse reçue par unité de surface enW/m2en W/m². Deux facteurs principaux influencent l'éclairement :

  1. La distance entre la source lumineuse et la cellule
  2. L'orientation de la surface de la cellule par rapport à la lumière incidente

Quote: "Si on double l'éloignement, mais qu'on veut recevoir la même puissance lumineuse, la surface doit être multipliée par 4!"

Enfin, il est important de noter que les sources lumineuses peuvent avoir différents types d'émission :

  • Isotrope : rayonnement identique dans toutes les directions ex:ampouleex : ampoule
  • Anisotrope : rayonnement discontinu dans toutes les directions ex:lampedepocheex : lampe de poche
  • Quasi unidirectionnel : rayonnement identique dans une seule direction ex:laserex : laser

La compréhension de ces principes est essentielle pour optimiser le rendement des cellules photovoltaïques et développer des technologies solaires plus efficaces.

Si on te demande...

Qu'est-ce que le compagnon IA de Knowunity ?

Notre compagnon IA est spécialement conçu pour répondre aux besoins des étudiants. Sur la base des millions d'éléments de contenu que nous avons sur la plateforme, nous pouvons fournir des réponses vraiment significatives et pertinentes aux étudiants. Mais il ne s'agit pas seulement de réponses, le compagnon a encore plus pour but de guider les élèves dans leurs défis d'apprentissage quotidiens, avec des plans d'étude personnalisés, des quiz ou des éléments de contenu dans le chat et une personnalisation à 100% basée sur les compétences et les développements de l'étudiant.

Où puis-je télécharger l'application Knowunity ?

Tu peux télécharger l'application dans Google Play Store et dans l'App Store d'Apple.

L'application est-elle vraiment gratuite ?

Oui, tu as un accès entièrement gratuit à tous les contenus de l'appli, tu peux chatter ou suivre les créateurs à tout moment. De plus, nous proposons Knowunity Premium, qui te permet de réviser sans limites!

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4.9/5

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L'application est très facile d'utilisation et bien conçue. Jusqu'à présent, j'ai trouvé tout ce que je cherchais et j'ai pu apprendre beaucoup de choses grâce aux présentations ! Je vais certainement utiliser l'application pour un travail en classe ! Et comme source d'inspiration personnelle, elle est bien sûr aussi très utile.

Stefan S

utilisateur iOS

Cette application est vraiment super. Il y a tellement de fiches de révision et d'aide, [...]. Par exemple, la matière qui me pose problème est le français et l'appli a un choix d'aide très large. Grâce à cette application, je me suis améliorée en français. Je la recommanderais à tout le monde.

Samantha Klich

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Waouh, je suis vraiment abasourdi. J'ai essayé l'application parce que je l'avais déjà vue plusieurs fois dans la publicité et j'ai été absolument choquée. Cette appli est L'AIDE dont on rêve pour l'école et surtout, elle propose tellement de choses, comme des rédactions et des fiches qui m'ont personnellement TRÈS bien aidé.

Anna

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Meilleur application je voulais m'entraîner pour mes maths puis j'ai tout compris d'un coup c'est mon nouveau prof maintenant 🤣🤣

Thomas R

utilisateur d' Android

super application pour réviser je révise tout les soirs

Esteban M

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Permet de vraiment comprendre les cours sous forme de fiches de révisions déjà faites ! Incroyable, je recommande vraiment

Leny

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L'application est tout simplement géniale ! Il me suffit de taper mon sujet dans la barre de recherche et je le vérifie très rapidement. Je ne dois plus regarder 10 vidéos YouTube pour comprendre quelque chose et j'économise ainsi mon temps. Je te le recommande !

Sudenaz Ocak

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Cette application m'a vraiment fait m'améliorer ! J'étais vraiment nul en maths à l'école et grâce à l'appli, je suis meilleur en maths ! Je suis tellement reconnaissante que vous ayez créé cette application.

Greenlight Bonnie

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PARFAIT 🌟 💕🔥 ça facilite Vrmt la révision avec des fiches de révisions fascinants✨🥰

Khady

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Je conseille vraiment ! je galère à avoir des cours clairs et ça aide énormément !!

Claire

utilisatrice iOS

C’est vraiment mais vraiment la meilleurs appli au début de l’année au collège jetait une élève perturbatrice et j’avais 9 de moyenne générale plus précisément 9,68... Et la un de mes potes me donne cette appli pour réviser c’était incroyable y’a des fiche de révision des quiz bref grâce à cette appli je suis passé de 9,68 à 17,40 trop contente 🤩🤩

Raoul

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Knowunity est vraiment une application incroyable elle est pour tous les âges et s’adapte à tous les niveaux.Elle permet de mieux comprendre et apprendre. Cette application est super pour les devoirs et pour les contrôles je la recommande à tous le monde petit ou grands

Ella

utilisatrice iOS

L'application est très facile d'utilisation et bien conçue. Jusqu'à présent, j'ai trouvé tout ce que je cherchais et j'ai pu apprendre beaucoup de choses grâce aux présentations ! Je vais certainement utiliser l'application pour un travail en classe ! Et comme source d'inspiration personnelle, elle est bien sûr aussi très utile.

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Cette application est vraiment super. Il y a tellement de fiches de révision et d'aide, [...]. Par exemple, la matière qui me pose problème est le français et l'appli a un choix d'aide très large. Grâce à cette application, je me suis améliorée en français. Je la recommanderais à tout le monde.

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Waouh, je suis vraiment abasourdi. J'ai essayé l'application parce que je l'avais déjà vue plusieurs fois dans la publicité et j'ai été absolument choquée. Cette appli est L'AIDE dont on rêve pour l'école et surtout, elle propose tellement de choses, comme des rédactions et des fiches qui m'ont personnellement TRÈS bien aidé.

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Permet de vraiment comprendre les cours sous forme de fiches de révisions déjà faites ! Incroyable, je recommande vraiment

Leny

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L'application est tout simplement géniale ! Il me suffit de taper mon sujet dans la barre de recherche et je le vérifie très rapidement. Je ne dois plus regarder 10 vidéos YouTube pour comprendre quelque chose et j'économise ainsi mon temps. Je te le recommande !

Sudenaz Ocak

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Cette application m'a vraiment fait m'améliorer ! J'étais vraiment nul en maths à l'école et grâce à l'appli, je suis meilleur en maths ! Je suis tellement reconnaissante que vous ayez créé cette application.

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Je conseille vraiment ! je galère à avoir des cours clairs et ça aide énormément !!

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C’est vraiment mais vraiment la meilleurs appli au début de l’année au collège jetait une élève perturbatrice et j’avais 9 de moyenne générale plus précisément 9,68... Et la un de mes potes me donne cette appli pour réviser c’était incroyable y’a des fiche de révision des quiz bref grâce à cette appli je suis passé de 9,68 à 17,40 trop contente 🤩🤩

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