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  4. Méthode : Utiliser l'expression du rendement d'une cellule photovoltaïque

Utiliser l'expression du rendement d'une cellule photovoltaïque Méthode

Sommaire

1Rappeler l'expression du rendement d'une cellule photovoltaïque 2Identifier les valeurs données dans l'énoncé 3Exprimer la grandeur recherchée 4Effectuer l'application numérique

Le rendement \eta d'une cellule photovoltaïque est lié à la puissance électrique produite et à la puissance lumineuse absorbée. Connaître deux de ces grandeurs permet de déterminer la troisième.

Une cellule photovoltaïque de rendement 17,0 % produit une puissance électrique de 34{,}0 \text{ W}.

Déterminer la puissance lumineuse absorbée par cette cellule photovoltaïque.

Etape 1

Rappeler l'expression du rendement d'une cellule photovoltaïque

On rappelle l'expression du rendement d'une cellule photovoltaïque en fonction de la puissance électrique produite et de la puissance lumineuse absorbée.

Le rendement \eta d'une cellule photovoltaïque est égal au quotient de la puissance électrique produite et de la puissance lumineuse absorbée, ces deux grandeurs devant être exprimées dans la même unité, généralement en watts (W) :

\eta = \dfrac{P_{\text{électrique}}}{P_{\text{lumineuse}}}

Il est aussi possible d'exprimer le rendement d'une cellule photovoltaïque à partir des expressions des puissances électrique et lumineuse.

  • La puissance électrique est égale au produit de la tension U et de l'intensité I :
    P_{\text{électrique (W)}} = U_{\text{(V)}} \times I_{\text{(A)}}
  • La puissance lumineuse est égale au produit de l'éclairement E et de la surface S :
    P_{\text{lumineuse (W)}} = E_{\text{(W.m}^{-2})} \times S_{\text{(m}^2)}
Etape 2

Identifier les valeurs données dans l'énoncé

On identifie les valeurs données dans l'énoncé.

Ici, l'énoncé donne :

  • le rendement de la cellule : 17 % ;
  • la puissance électrique produite : 34 \text{ W}.
Etape 3

Exprimer la grandeur recherchée

À partir de l'expression du rendement, on exprime la grandeur recherchée.

Ici, la grandeur recherchée est la puissance lumineuse absorbée.

Puisque :

\eta = \dfrac{P_{\text{électrique}}}{P_{\text{lumineuse}}}

On a :

P_{\text{lumineuse}} = \dfrac{P_{\text{électrique}}}{\eta }

Etape 4

Effectuer l'application numérique

On effectue l'application numérique, les puissances étant exprimées dans la même unité.

On a donc :

P_{\text{lumineuse}} = \dfrac{34{,}0}{0{,}170 }

P_{\text{lumineuse}} = 200 \text{ W}

La puissance lumineuse absorbée par cette cellule est donc de 200 \text{ W} .

Voir aussi
  • Cours : La description de la lumière par un flux de photons
  • Méthode : Convertir des énergie en Joules et en électron-volts
  • Méthode : Déterminer si un photon peut être absorbé par un atome
  • Méthode : Calculer un travail d'extraction
  • Méthode : Déterminer la longueur d'onde de la radiation émise par la désexcitation d'un atome
  • Exercice : Connaître les caractéristiques de l'effet photoélectrique
  • Exercice : Interpréter qualitativement l’effet photoélectrique à l’aide du modèle particulaire de la lumière
  • Exercice : Connaître les caractéristiques du photon
  • Exercice : Convertir l'énergie d'un photon
  • Exercice : Utiliser la relation liant la fréquence et l'énergie d'un photon
  • Exercice : Utiliser la relation liant la longueur d'onde et l'énergie d'un photon
  • Exercice : Lire l'énergie de l'état fondamental d'un atome à l'aide de son diagramme d'énergie
  • Exercice : Lire les énergies possibles pour un atome à l'aide de son diagramme d'énergie
  • Exercice : Calculer la variation d'énergie d'un atome entre deux états donnés à l'aide de son diagramme d'énergie
  • Exercice : Calculer l'énergie d'un photon absorbé par un atome
  • Exercice : Calculer la longueur d'onde d'un photon absorbé par un atome
  • Exercice : Calculer la fréquence d'un photon lors d'une transition
  • Exercice : Calculer l'énergie d'un photon émis par un atome
  • Exercice : Calculer la longueur d'onde d'un photon émis par un atome
  • Exercice : Calculer la fréquence d'un photon émis par un atome
  • Exercice : Connaître les caractéristiques du travail d'extraction
  • Exercice : Établir la relation entre l’énergie cinétique des électrons et la fréquence à l'aide d'un bilan d'énergie
  • Exercice : Déterminer la fréquence seuil d'extraction d'un métal
  • Exercice : Connaître des applications actuelles mettant en jeu l’interaction photon-matière
  • Exercice : Expliquer qualitativement le fonctionnement d’une cellule photoélectrique
  • Exercice : Déterminer le rendement d’une cellule photovoltaïque
  • Problème : Etudier une diode électroluminescente
  • Problème : Etudier une cellule photovoltaïque
  • Problème : Etudier une spectroscopie UV-visible et IR

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