Réalisation d'une pile solaire

 

Contexte

Dans cette expérience, nous avons construit une pile solaire, une façon amusante de comprendre l'effet solaire. On avons utilisé de l'oxyde de cuivre à la place du silicium. Ce matériau est l'un des premiers qui aient servi pour découvrir l'effet photoélectrique. On s'en sert d'ailleurs toujours pour doper le rendement des cellules photovoltaïques.


Mode opératoire et réalisation

On a découpé deux morceaux de cuivre, puis on en a mis un à chauffer sur une plaque électrique (thermostat maximum) pendant 45 minutes pour que l'oxyde cuivreux se forme, en se séparant de l'oxyde cuprique.

On l'a ensuite laissé reposer le temps que la plaque de cuivre se refroidisse : l'oxyde cuprique s'est alors décroché progressivement ; cela est dû au fait que l'oxyde cuivreux rétrécit plus rapidement que la couche noire après cuisson.
On a alors frotté l'oxyde cuivreux délicatement à l'air libre puis sous l'eau pour enlever l'excédant d'oxyde cuprique.

Enfin, on a mis la plaque de cuivre et la plaque d'oxyde cuivreux dans un bocal que l'on a rempli d'eau salée pour permettre à l'électricité de circuler entre les deux plaques. Pour finir, on a branché un voltmètre pour connaitre la tension produite par la pile.

 

Réalisation de l'expérience


Résultats et conclusion


Tension relevée
En plein soleil A l'ombre Dans l'obscurité
84,6 mV 54,0 mV 26,9 mV

Les mesures effectuées permettent de montrer l'effet photovoltaïque et ses dépendances vis à vis des conditions météorologiques : une ombre (et donc un simple nuage) fait baisser le rendement de façon significative !

Elles montrent également qu'une telle pile ne se suffit pas à elle-même : il faudrait en monter beaucoup en série pour pouvoir espérer faire quelque chose avec l'électricité produite !


Explications

Dans cette expérience on utilise de l'oxyde cuivreux, un semi-conducteur, dans lequel des électrons sont piégés. Néanmoins quand la lumière vient frapper ce composant, elle lui fait libérer un certain nombre d'électrons et produit ainsi du courant. Les électrons libérés circulent d'abord dans l'eau salée, puis dans la plaque conductrice (plaque de cuivre), ensuite ils passent dans le voltmètre pour revenir ensuite dans le semi-conducteur (l'oxyde cuivreux) ce qui forme donc un circuit électrique.

 

 

© 2009 Créateur: Florian CRONFALT Rédacteurs: Florian CRONFALT, Florian MULLER, Donovan OLIVER site créé en Novembre 2008

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