Cellules photovoltaïques et électromagnétisme
Les cellules photovoltaïques représentent une technologie plus récente basée sur la physique quantique. Contrairement aux alternateurs, elles produisent une tension continue et ont un rendement plus faible, généralement compris entre 15% et 35%.
Définition: Une cellule photovoltaïque est un dispositif qui convertit directement l'énergie lumineuse en énergie électrique grâce à l'effet photoélectrique.
Le fonctionnement d'une cellule photovoltaïque peut être caractérisé par plusieurs paramètres clés :
- Icc : le courant de court-circuit, qui est le courant maximal que peut fournir la cellule.
- Uco : la tension en circuit ouvert, qui est la tension maximale aux bornes de la cellule.
- Pmax : la puissance maximale, obtenue au point de fonctionnement optimal (Imax x Umax).
Example: Pour une cellule photovoltaïque donnée, si Imax = 5A et Umax = 0,5V, alors Pmax = 5A x 0,5V = 2,5W.
La conversion d'énergie dans une cellule photovoltaïque suit le schéma :
Énergie lumineuse → Cellule photovoltaïque → Énergie électrique (+ pertes thermiques et radiatives)
Le schéma d'une cellule photovoltaïque montre généralement sa structure en couches, comprenant :
- Une couche de silicium dopé au phosphore (dopage n)
- Une jonction p-n
- Une couche de silicium dopé au bore (dopage p)
- Des fils conducteurs pour collecter les électrons
Vocabulary:
- Dopage : processus d'ajout d'impuretés dans un semi-conducteur pour modifier ses propriétés électriques
- Jonction p-n : interface entre deux types de matériaux semi-conducteurs
L'induction électromagnétique, principe fondamental de l'électromagnétisme, est définie comme le phénomène d'apparition d'un courant électrique dans un conducteur soumis à un champ magnétique variable. Ce principe est à la base du fonctionnement des alternateurs et des transformateurs.
Quote: "L'auto-induction est le phénomène d'apparition d'un courant électrique dans un conducteur soumis à un champ magnétique variable."
Enfin, il est important de distinguer les différents types de courants électriques :
- Courant continu : valeur et sens constants
- Courant alternatif : change de sens périodiquement (souvent sinusoïdal)
- Courant variable : valeur changeante mais sens constant
Ces concepts sont essentiels pour comprendre le fonctionnement des alternateurs et des cellules photovoltaïques, ainsi que pour l'étude de l'électromagnétisme en général.