Introduction
La performance d’une cellule de panneaux solaire photovoltaïque (cellule solaire) est mesurée en fonction de son efficacité à transformer la lumière du soleil en électricité. Une grande partie de l’énergie lumineuse est réfléchie ou absorbée par le matériau qui compose la cellule. Pour cette raison, une cellule photovoltaïque commerciale typique a une efficacité de 15% ou environ un sixième de la lumière du soleil frappant la cellule génère de l’électricité. L’aspect recherche de ce projet d’expo-sciences est de déterminer la quantité d’énergie solaire qui atteint une cellule photovoltaïque est convertie en énergie électrique.
Une cellule photovoltaïque ou solaire sera exposée à la lumière du soleil à différents angles pour trouver quelle position permettra à la plus grande quantité de lumière solaire d’atteindre la cellule. Dans la deuxième partie de l’enquête, une détermination sera faite de la quantité de lumière solaire qui a atteint la cellule est convertie en énergie électrique. Sur la base des résultats de ces enquêtes, des tableaux de données seront préparés et le rendement de la cellule photovoltaïque calculé. Une corrélation mondiale réelle de ce projet est de faire prendre conscience à l’enquêteur que de faibles rendements signifient que de plus grands réseaux de cellules sont nécessaires pour produire de l’électricité, ce qui signifie un coût plus élevé. L’amélioration de l’efficacité des cellules photoélectriques tout en réduisant le coût par cellule est un objectif important de l’industrie des cellules photovoltaïques.
Sur la base des résultats de cette enquête, la puissance de sortie de la cellule photovoltaïque serait-elle supérieure ou inférieure juste au-delà de l’atmosphère terrestre?
Le soleil produit 3,9 x 1026 watts d’énergie par seconde. Sur ce montant, 1 386 watts tombent sur un mètre carré de l’atmosphère terrestre et sont connus sous le nom de constante solaire. La quantité de cette énergie qui atteint la surface de la Terre par une journée ensoleillée varie selon la période de l’année, d’environ 1000 watts / mètre2 un jour d’été ensoleillé à moins de 700 watts / mètre2 un jour d’hiver ensoleillé. Un watt est une unité utilisée pour mesurer la puissance. Cette énergie peut être utilisée pour produire de l’électricité par un appareil appelé cellule photovoltaïque.
Les cellules photovoltaïques ou solaires convertissent la lumière du soleil directement en électricité. Ces cellules sont souvent utilisées pour alimenter les calculatrices et les montres. Ils sont constitués de matériaux semi-conducteurs similaires à ceux utilisés dans les puces informatiques. Lorsque la lumière du soleil est absorbée par ces matériaux, l’énergie solaire détache les électrons de leurs atomes, permettant aux électrons de circuler à travers le matériau pour produire de l’électricité. Ce processus de conversion de la lumière (photons) en électricité (tension) est appelé effet photovoltaïque (PV).
La performance d’une cellule photoélectrique est mesurée en fonction de son efficacité à transformer la lumière du soleil en électricité. Une grande partie de l’énergie lumineuse est réfléchie ou absorbée par le matériau qui compose la cellule. Pour cette raison, une cellule photovoltaïque commerciale typique a un rendement compris entre un minimum de 5% et un maximum de 20%. En moyenne, environ un sixième seulement de la lumière du soleil frappant une cellule photovoltaïque ou solaire produit de l’électricité.
Matériaux
Cellule photovoltaïque, moteur électrique de loisir avec petite pale de ventilateur en plastique, fils, feuille de carton, multimètre, rapporteur, résistance de 5 ohms, règle métrique et ruban de masquage
À l’exception du rapporteur, du ruban adhésif et de la règle métrique, tous les autres articles peuvent être achetés chez le détaillant RadioShack local ou dans un magasin de loisirs, un panneau d’affichage en carton à trois volets peut être acheté dans un magasin de fournitures d’art et d’artisanat.
Une cellule photovoltaïque ou solaire bon marché peut également être commandée en ligne auprès d’Innovations éducatives, et un multimètre est disponible auprès de Science in a Bag ou RadioShack.
