Enseignement scientifique Terminale - 2024

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Mes Pages
Sciences, climat et société
Ouverture de thème
p. 12-14
Ch. 1
L’atmosphère terrestre et la vie
Ch. 2
La complexité du système climatique
Ch. 3
Le climat du futur
Se préparer à l'évaluation - Thème 1
Le futur des énergies
Ouverture de thème
p. 83
Ch. 4
Deux siècles d’énergie électrique
Ouverture de chapitre
p. 83
De l'induction à l'alternateur
Activité documentairep. 84-85
Capteur photovoltaïque
Activité documentairep. 86-87
Installation de panneaux photovoltaïques (SVT)
Activité documentairep. 88-89
Installation de panneaux photovoltaïques (PC)
Activité documentairep. 88-89
Cours
p. 90-91
De Planck à l'autoproduction d'électricité
Enjeux Scientifiquesp. 92-93
Zone d'échauffement
Exercicesp. 94-95
L'atelier des apprentis
Exercicesp. 96-97
Le repaire des inités
Exercicesp. 98-99
Le coin des experts
Exercicesp. 100
Exercices de révision - Exclusivité numérique
Ch. 5
Conversion et transport de l’énergie électrique
Ch. 6
Énergie, développement et futur climatique
Se préparer à l'évaluation - Thème 2
Une histoire du vivant
Une histoire du vivant
Ouverture de thème p. 152-154
Ch. 7
La biodiversité et son évolution
Ch. 8
L’évolution comme grille de lecture du monde
Ch. 9
L’évolution humaine
Ch. 10
Les modèles démographiques
Ch. 11
De l’informatique à l’intelligence artificielle
Se préparer à l'évaluation - Thème 3
Livret maths
Fiches méthode
Esprit critique et scientifique
Améliorer ses compétences
Fiches histoire
Annexes
Ch. 4
Exercices

Le coin des experts

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24
Cellule photovoltaïque du futur

✔ Vérifier qu'un matériau semi-conducteur est adapté pour la fabrication d'un capteur photovoltaïque avec son spectre d'absorption
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Retrouvez
la version apprentis
de cet exercice.

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En 2015, des chercheurs de l'université de l'État du Michigan (MSU) ont réussi à créer un prototype de cellule photovoltaïque transparente : le matériau utilisé absorbe les rayonnements ultraviolets et infrarouges, mais laisse passer le rayonnement visible (Doc. 1). Ces cellules sont constituées de fines couches transparentes de polymères organiques qui convertissent l'énergie radiative en électricité.

Ainsi, ce type de cellule photovoltaïque peut être monté sur une surface transparente telle qu'une fenêtre ou un écran de smartphone sans obstruer le passage de la lumière. Bien que le rendement de conversion soit encore faible, l'Union européenne finance actuellement le projet IMPRESSIVE qui vise à produire des cellules photovoltaïques transparentes avec un rendement de conversion de 14 %.

Le Doc. 2 montre différents spectres d'absorption de cellules photovoltaïques conventionnelles. Le Doc. 3 correspond au spectre radiatif du Soleil reçu sur Terre.
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Doc. 1
Principe de fonctionnement des cellules photovoltaïques transparentes

Placeholder pour Schéma illustrant le fonctionnement d'une cellule photovoltaïque transparente : la lumière (UV, visible, infrarouge) est convertie en électricité.Schéma illustrant le fonctionnement d'une cellule photovoltaïque transparente : la lumière (UV, visible, infrarouge) est convertie en électricité.
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Doc. 2
Absorption des cellules conventionnelles selon le type de semi-conducteur

Placeholder pour Graphique montrant l'absorption relative de la lumière en fonction de la longueur d'onde pour le silicium, l'arséniure de gallium et le germanium.Graphique montrant l'absorption relative de la lumière en fonction de la longueur d'onde pour le silicium, l'arséniure de gallium et le germanium.
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Doc. 3
Spectre du rayonnement solaire reçu à la surface de la mer

Placeholder pour Graphique montrant le spectre du rayonnement solaire reçu à la surface de la mer, avec la zone visible du spectre en couleur.Graphique montrant le spectre du rayonnement solaire reçu à la surface de la mer, avec la zone visible du spectre en couleur.
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Questions
1. Rappeler les longueurs d'onde limites du domaine du visible. Préciser où se situent les infrarouges et les ultraviolets.
2. Dessiner l'allure de la courbe d'absorption d'une cellule photovoltaïque transparente au rayonnement visible.
Cliquez ici pour avoir accès à un espace de dessin
3. Une entreprise parvient à développer une cellule photovoltaïque transparente capable de produire 0,72 W de puissance électrique alors qu'elle reçoit une puissance solaire surfacique de 1 000 W·m-2. Les dimensions de cette cellule rectangulaire sont de 8,0 cm sur 12,5 cm. Calculer son rendement.
4. Comparer la valeur obtenue avec le rendement moyen de cellules photovoltaïques conventionnelles.
5. Expliquer les avantages de ce type de cellules.
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Exercice numérique
Comparaison

✔ Savoir exploiter la caractéristique d'une cellule photovoltaïque
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Retrouvez
la version initiale
 (atelier des apprentis) de cet exercice.

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Un fabricant de panneaux solaires annonce les caractéristiques suivantes pour un éclairement de 1 000 W⋅m -2 :
  • surface d'une cellule : 0,200 m2 ;
  • tension et intensité maximales : 15,5 V et 1,2 A.
Les turboalternateurs d'un réacteur nucléaire délivrent une puissance électrique de 900 MW.
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Doc.
Spectre solaire reçu au niveau de la mer

Placeholder pour Photographie de centrales nucléaires, grandes tours de refroidissement, paysage verdoyantPhotographie de centrales nucléaires, grandes tours de refroidissement, paysage verdoyant
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Questions numérique - version experts

En précisant les approximations utilisées, proposer une surface de panneaux photovoltaïques permettant de produire autant d'énergie qu'une centrale nucléaire au cours d'une année.
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