AT136934B - Verfahren zur Herstellung einer photoelektrischen Zelle. - Google Patents

Description

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  Verfahren zur Herstellung einer photoelektrisehen Zelle. 



   Bekanntlich enthält eine photoelektrische Zelle eine ganz oder teilweise aus einem lichtelektrischen Stoff, häufig aus Alkalimetall, z. B. Cäsium, bestehende Elektrode. Bei der Herstellung einer solchen Zelle wird zu diesem Zweck eine Menge Alkalimetall oder eines andern lichtelektrischen Stoffes in die Zelle eingeführt. In der Regel ist diese Menge wesentlich grösser als die zur Herstellung der genannten Elektrode genau erforderliehe Menge. 



   Es hat sich gezeigt, dass   der Überschuss   dieses Stoffes eine ungünstige Wirkung auf die Eigenschaften der Zelle ausübt. Aus diesem Grunde hat man bereits vorgeschlagen,   diesen Überschuss dadurch   unschädlich zu machen, dass in die Zelle eine Menge Kohle eingeführt wird, die den   Alkalimetallüberschuss   absorbiert. Kohle besitzt aber die unangenehme Eigenschaft, fast sämtliche Gase, insbesondere Sauerstoff, Stickstoff, Kohlenoxyd und auch Kohlenwasserstoff, in grossen Mengen aufzunehmen. Demzufolge ist es sehr schwierig, Kohle gasfrei in die Zelle einzubringen. Die im Kohlenstoff absorbierten Gase werden in der fertigen Zelle unter bestimmten Bedingungen frei, wodurch die Zelle in den meisten Fällen vollständig unbrauchbar wird. 



   Es wurde auch bereits vorgeschlagen, den Alkalimetallüberschuss mittels einer in die Zelle ein-   geführten chemischen   Verbindung zu beseitigen, die während der Herstellung der Zelle, nachdem die photoelektrische Elektrode fertiggestellt worden ist, auf eine derart hohe Temperatur erhitzt wird, dass die Reaktion einsetzt. Die chemische Verbindung kann gesondert in die Zelle eingeführt werden, aber auch in dem Wandmaterial der Zelle vorhanden sein. Es ist z. B. möglich, das   Füsschen   der Zelle aug Bleiglas herzustellen. Dieses Glas reagiert dann bei hoher Temperatur mit dem   Alkalimetallübeschuss.   



   Obwohl in vielen Fällen mit diesem Verfahren günstige Ergebnisse erzielt worden sind, haften dieser Entfernungsart des Alkalimetallüberschusses einige Nachteile an. Bei der Reaktion zwischen der chemischen Verbindung und dem Alkalimetall wird in vielen Fällen Gas frei. Dieses Gas kann freilich, wenn die Zelle noch an die Vakuumpumpe angeschlossen ist, durch diese Pumpe entfernt werden, jedoch wird hiedurch das Verfahren, namentlich wenn die Zelle bereits von der Pumpe abgeschmolzen worden ist, ausserordentlich umständlich und schwierig. Diese Schwierigkeiten treten besonders dann auf, wenn die photoelektrische Elektrode erst gebildet wird, nachdem die Zelle von der Vakuumpumpe abgeschlossen worden ist.

   In diesem Falle bringt die Beseitigung des   Alkalimetallüberschusses   mittels einer chemischen Reaktion, die nach der Bildung der photoelektrischen Elektrode erfolgen soll, Schwierigkeiten mit sich. 



  Das dabei freiwerdende Gas könnte in diesem Fall erst durch Pumpen entfernt werden, wenn die Zelle wieder mit der Vakuumpumpe in Verbindung gesetzt würde. Dies macht die Herstellung der Zelle um-   stündlich.   



   Ausserdem erfolgt die chemische Bindung des   Alkalimetallübersehusses   nur bei höherer Temperatur. Die dazu erforderliche Erhitzung hat bei vielen photoelektrisehen Elektroden ein erhebliches Nachlassen der photoelektrisehen Empfindlichkeit zur Folge. 



   Die Erfindung bezweckt die Beseitigung der genannten Nachteile sowie eine Vereinfachung des Herstellungsverfahrens. Erfindungsgemäss wird zu diesem Zweck der Alkalimetallüberschuss durch ein oder mehrere, ausserhalb der photoelektrisehen Elektroden angeordnete Metalle gebunden, die bereits bei Temperaturen unterhalb   1500 C   mit Alkalimetallen eine Legierung bilden. Es hat sieh gezeigt, dass die Metalle der zweiten und vierten Nebengruppe des periodischen Systems besonders wirksam sind. 



  Die zweite Nebengruppe wird durch die Metalle Zink, Kadmium und Quecksilber gebildet ; die vierte 

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 Nebengruppe besteht aus den Metallen'Zinn, Blei und Germanium. Namentlich die Metalle der vierten Nebengruppe können mit grossem Erfolg Anwendung finden. Da Germanium zu teuer ist, um in grossem Umfange verwendet zu werden, kommen namentlich die Metalle Zinn und Blei in Betracht. Diese beiden Metalle bilden bereits bei Zimmertemperatur mit Alkalimetallen eine Legierung. 



    Die Vorteile des erfindungsgemässen Verfahrens bestehen unter anderm darin, dass die benutzten   Metalle sehr leicht ganz gasfrei gemacht werden können, so dass keine Gefahr besteht, dass diese Metalle in der Zelle Gas abgeben. Auch wird bei der Aufnahme des überschüssigen photoelektrischen Stoffes kein Gas frei, so dass kein freiwerdendes Gas entfernt zu werden braucht. Ausserdem erfolgt diese Aufnahme im allgemeinen bei niedrigerer Temperatur als beim bekannten mit einer chemischen Reaktion arbeitenden Verfahren, nämlich bei Temperaturen unterhalb 150  C. Bei diesen Temperaturen wird die photoelektrische Elektrode nicht beschädigt.

   Ferner können Metalle sehr leicht als ein zusammenhängendes Ganzes in die Zelle eingeführt   werden, während   eine chemische Verbindung meist in Pulverform eingeführt werden muss, was eine unerwünschte Ausbreitung der Reaktion in der Zelle fördert. 



   Die wirksame Oberfläche des zur Entfernung des   Alkalimetallübersehusses   verwendeten Metalls kann vorteilhaft dadurch sehr gross gemacht werden, dass sie durch Verdampfung in die Form einer dünnen Schicht gebracht wird. 



   Die Erfindung wird an Hand der Zeichnung, die beispielsweise eine photoelektrische Zelle nach der Erfindung darstellt, näher erläutert. 
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 bedeckt ist. Auf dieser Silberoxydschicht ist eine sehr dünne   Cäsiumschicht   9 aufgebracht. 



   An dem Draht   10,   der in die Quetschstelle eingeschmolzen ist, ist ein Stückchen Zinn 11 befestigt, das zur Bindung des Cäsiumüberschusses dient. Selbstverständlich ist es auch möglich, das Zinn in irgendeiner andern Weise in der Zelle anzuordnen. Es ist z. B. möglich, das Tellerröhrehen   3,   bevor das Füsschen an dem Kolben der Zelle festgeschmolzen wird, mit einer dünnen Zinnschicht zu überziehen, was durch Verdampfen und Kondensieren des Zinns im Vakuum erfolgen kann. 



   Bei der Herstellung der Zelle kann man, wie folgt, verfahren. Auf der Anode 4 wird ein wenig Silber befestigt. Erst jetzt erfolgt die Befestigung in der Zelle. Nachdem die Zelle entlüftet worden ist, wird ein Heizstrom durch die Anode 4 geführt, so dass das Silber verdampft und sich auf der Wand der Zelle niederschlägt. Dabei wird auf bekannte Weise mittels eines nicht dargestellten Schirmes ein Teil der Zellenwand vor dem Silberniederschlag geschützt. Dieser nicht beschlagene Teil der Zellenwand bildet ein Fenster, durch das die den Photostrom erregenden Lichtstrahlen eindringen können. 



   Nach dem Anbringen der Silberschicht wird diese an der Oberfläche oxydiert. Zu diesem Zweck wird ein wenig Sauerstoff in die Zelle eingelassen und eine elektrische Entladung zwischen der als Kathode dienenden Silberschicht und der Anode herbeigeführt. Nach Entfernung des Saurestoffüberschusses wird durch das obere Ende der Zelle eine Menge Cäsium eingeführt. Ein Teil des Cäsiums wird durch die Silberoxydschicht aufgenommen, während der Rest durch die Zinnschicht 11 gebunden wird. Das Zinn bildet dabei eine Legierung mit dem Cäsiumüberschuss. Diese Beseitigungsart des Cäsiumüberschusses ist äusserst einfach, wodurch die Herstellungszeit der Zelle verkürzt werden kann. Statt des Zinns kann auch vorteilhaft Blei verwendet werden, das ebenso wie Zinn bereits bei Zimmertemperatur mit Cäsium in hohem Masse eine Legierung bildet. 



   Auch können z. B. Metalle der zweiten Nebengruppe des periodischen Systems, nämlich Zink, Kadmium und Quecksilber, Anwendung finden. Bei der Verwendung von Quecksilber ist darauf zu achten, dass dieses derart angebracht wird, dass es nicht über die Kathode fliessen kann. Zu diesem Zwecke kann man das Quecksilber auf besondere Weise in der Zelle einschliessen. Vorteilhaft kann das Quecksilber in Form eines Amalgams, z. B. Kadmiumamalgams, das nicht flüssig ist, in die Zelle eingeführt werden. 



   PATENT-ANSPRÜCHE :
1. Verfahren zur Herstellung einer photoelektrischen Zelle, in der ein   Alkalimetallüberschuss   beseitigt wird, dadurch gekennzeichnet, dass in der Zelle ausserhalb der photoelektrischen Elektrode ein oder mehrere Metalle angebracht werden, die bei Temperaturen unterhalb von etwa   ils0 C   mit dem Alkali-   metallüberschuss   eine Legierung bilden.

Claims (1)

1. 2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Alkalimetallüberschuss durch ein oder mehrere der Metalle der zweiten oder vierten Nebengruppe des periodischen Systems gebunden wird.

   3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Alkalimetallübersehuss durch Zinn oder Blei gebunden wird.

   4. Verfahren nach Anspruch 1, 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Metall, das den Alkalimetallüberschuss bindet, durch Verdampfen in die Form einer dünnen Schicht gebracht wird.