Avec l'essor des téléphones portables depuis les années 90, la problématique liée au chargement des batteries a poussé les industriels à développer des technologies de stockage de plus en plus efficaces.
Le développement des cellules photovoltaïques pourrait à terme rendre autonome ces appareils.

Depuis la découverte de l'effet photoélectrique à la fin du XIX^e siècle, de nouvelles technologies telles que les panneaux photovoltaïques se sont développées.

Les panneaux couramment utilisés sont aujourd'hui constitués de silicium. Il s'agit en fait d'un matériau semiconducteur qui, soumis à un rayonnement lumineux dont la longueur d'onde est assez grande, produit une tension électrique. Si le panneau est relié à un circuit, alors un courant électrique le parcourt.

• Cellule photovoltaïque
• Multimètre
• Resistor variable
• Lampe
• Solarimètre
• Règle

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Contexte (10 minutes conseillées)
1. Décrire très succinctement le fonctionnement d'un panneau photovoltaïque.

2. Commenter les rendements du panneau dont les caractéristiques techniques sont données en doc. 5 .

3. Donner les avantages et les inconvénients de l'utilisation de l'énergie solaire par rapport aux énergies thermiques fossiles et nucléaire.

2

Caractéristiques de la cellule (35 minutes conseillées) 4. À l'aide de la liste de matériel à disposition, réaliser le schéma d'un montage électrique permettant de déterminer la caractéristique $I=f(U)$ de la cellule photovoltaïque.

Appeler le professeur pour lui présenter le protocole, ou en cas de difficulté.

Appel n°1

5. Réaliser le montage ainsi que les mesures.

6. Tracer la caractéristique $I=f(U)$ de la cellule photovoltaïque.

7. Tracer la courbe de la puissance en fonction de l'intensité du courant de la cellule.

8. Donner la puissance de crête de la cellule.

Appeler le professeur pour lui présenter les résultats, ou en cas de difficulté.

Appel n°2

3

Calcul de la durée de charge du téléphone (15 minutes conseillées)
En supposant que l'on dispose d'un chargeur de téléphone compatible avec la batterie du doc. 5  et la cellule photovoltaïque étudiée, on souhaite déterminer la durée de charge complète de la batterie.

9. Donner la relation liant l'énergie transférée $E$ à la puissance $P$ du convertisseur et à la durée du chargement $\Delta t$.

10. Déduire de l'étiquette de la batterie du téléphone l'énergie nécessaire pour la charge complète de la batterie, et l'exprimer en joule (J).

11. Déduire la durée de chargement $\Delta t$.

   
Rédiger une fiche de synthèse concernant le tracé de la caractéristique d'un dipôle.