DE2052975A1 - Verfahren zur Herstellung von Sonnen battenen und nach diesem Verfahren herge stellte Sonnenbatterien - Google Patents
Verfahren zur Herstellung von Sonnen battenen und nach diesem Verfahren herge stellte SonnenbatterienInfo
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Description
Dipl.-Ing. Heinz Bürckhic
Patentanwalt
B-8 Mönchen 26, Postfach 4
Telefon 0811/2925 55
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Anmelder t SOCIKTI JUIOMYHB DB TBLBCOJfMUHXCATXOIfS
41, Rua Cantagrel, 41
Pari· 13·
Pari· 13·
Yarfahran aur Herstellung τοη Benaenbatterien «Ad
nach dieaea TtrXahren hargaatallta Saanaabattarian*
Di· Torlitfeadt Irflndunf betrifft ein Terfahren eur Heratallvng
τ·η Senaenbatteriea eowie nach dltia» TtrfahraA
kerf··teilte Soiuieneatterien.
Ia beeonderen betrifft dia Irfindmaf ein Terfahrtn» deafeaaJ
aia Halbleiter-fοtoeleetat aerge·teilt und alt iwai
KontaktBoaeη rersehen wird, dia nut Abführen dar toa einer
derartigen Sennenbatterie eraeuft·* alaktriaohen Snargia
beetiaat eind.
2098 14/1378 ^
m. 9 _
Si· Entwicklung der lauaforsohung hat in gleiohca MaSe die
Entwicklung dtr Technik dor Sonnenbatterien ait »ich gebraoht·
So wird dit elektrische Energie/die für den Betrieb eines
Satelliten erfordern oh let,schon Mittels Sonneitgeneratoren ericugt» die durch die Vereinigung aehrerer, s.B. aus Silisiua
bestehender Sonnenbatterien oder Sonneneellen gebildet sind.
Derartige Sonnengeneratoren können entweder die Oberfläche
des Satelliten direkt oder aber Spesialtafeln bedeoken, die
an den Satellitenkörpern befestigt sind. Besonders dann» wenn höhere Leistungen gefordert werden, was iaaer häufiger der
fall ist, haben die verwendeten Tafein große Abmessungen aufsuweieen,
sie liegen etwa bei 50 4a und dürfen sioh dooh nioht
bis hinter die Startrorriohtungen der Satelliten erstrecken.
Man ist nun» ua das Oewloht dieser Tafeln su verringern» dasu
übergegangen» die Siliiluaiellea nioht Mehr auf starren tafeln
sondern aaf einea flexiblen Träger iu befestigen» der aufgerollt
oder gefaltet werden kann· Die theralsehe Trägheit einer derartigen Anordnung ist allerdings geringer, so dafl eztrea
hohe S eaperatur gradient en entstehen» wenn die Träger tob beleuohteten
lustand in den unbeleuchteten und uagekehrt weehseln.
Bs gibt sohoa Tsrsohiedeae Terfahrea sur Herstellung der Ansohlttsse
soloher Sonnenbatterien. Da dies· Batterien hauptsäohlioh la Susaaaeahang alt Satelliten verwendet werden und
da sie während sehr langer leiten» die in der Größenordnung von 10 Jahren liegen» einer großen Aniahl theraisoher Zyklen
ausgesetzt sind, haben ei oh die in bekannter Weise hergestellten
Anordnungen als dea Arbeitsbedingungen nur sohleoht gewachsen erwiesen· Die festgestellten Mängel beruhen einerseits
auf den unterschiedlichen längenauadehnungskoeffieienten
der einseinen Bestandteile und andererseits auf dea Verfall der Zinnlegierungen» die gewöhnlioh sur Herstellung soloher
AnsoAlttsse verwendet werden· Ausserdea wird duroh das noraalerweise
gebräuohliohe Anlöten der Ansohlüsse die Sonnenbatterie
2098U/1378
in der näoheten Uagebung der Lötstelle «inta War»·stoß ausgesetzt»
der ihrer Tunktionsfähigkeit achadtt.
Dit Aiifcab· der Erfindung besteht darin diese Unsuträglichkeiten
au beseitigen und tin Verfahren ansugeben, das erlaubt,
in einfacher Weise die Anschlüsse der Sonnenbatterien su befestigen, ohne daß deren Leistungsfähigkeit rerringert wird.
Sie Torliegende Erfindung betrifft demnach ein Verfahren «ur
Herstellung τοη Sonnenbatterien» demgemäß ein Halbleiterfotoelement
erseugt und alt swei Kentaktsonen rersehen wird.
Dieses Verfahren ist erfindungsgeali daduroh gekennseiohnet,
dal auf den KontaktsonenÄnsohluilasohen durch Herbeiführen
einer interaetallisehen Diffusion befestigt werden.
Gemäß einer weiteren Ausbildung der Erfindung ist es rorteilhaft,
die interaetallisehe Diffusion während des letiten
theraisohen» auf die Xontakte der Sonnenbatterie abgestellten
Arbeitsganges» der jedooh auch die Gesamtheit der Batterie
beeinflußt, eintreten mu lassen.
Gemäß einer Variante der Erfindung werden die Kontakte der Batterie aus mindestens einer metallischen Schioht hergestellt,
die einer theraisohen Behandlung in definierter Atmosphäre
ausgesetzt wird.
In bestimmten Fällen, bei stark beanspruchten Eleaenten, wird
die theraisohe Behandlung unter gleichseitiger Ausübung eines Druckes auf die su rerbindenden Seile durchgeführt.
Die Erfindung betrifft ausserdea die nach dem erfindungsgemassen
Verfahren hergestellten Sonnenbatterien. Sie erstreokt si oh auch auf Sonnengeneratoren, die durch Vereinigung
mehrerer solcher Sonnenbatterien entstehen.
- ♦ 2 098U/137Ö
Der duroh di· Erfindung hauptsäohlioh ersielte Vorteil liegt
in eimer besseren Ionetans dor Leistungsabgabe τοη Sonnenbatterien, wae besonders dann wichtig 1st, weaa diese eich
auf einer Umlaufbahn befinden.
Sa· erfindungegemäle Torfahren wird nachfolgend anhand eine·
Aueführungebeispiele· der elektrischen Ansohlüsse einer Silisium-Sonnenbatterle unter Bezugnahme auf swel Figuren
mäher beschrieben.
Die fig. 1 eeigt den Querschnitt duroh eine Sonnenbatterie
in ihren drei Herstellungsstadien 1, B und 0·
Die fig. 2 seigt eine perspektivische Ansieht einer fertiggestellten
Sonnenbatterie» an der Ansohluilasohen angebracht
•ind. laohfolgend wird insbesondere die Herstellung einer
soheibenfOrmigen Sonnenbatterie gemäl einem an sioh bekannten
Diffusionsverfahren besehrieben.
Ss wird eine aus p-dotiertem Silislum bestehende Soheibe rerwendet»
die in der Fig. 1 A mit 1 beceiohnet ist, und τοη der
bei der Herstellung der Sonnenbatterie ausgegangen wird. Auf der garnen Oberfläche dieser 8eheibe erhält man gemäl bekannter
Diffusionsverfahren eine m-detierte Schioht, die in
der Fig. 1 B mit 2 beseiehnet 1st.
Diese n-detierte Sehloht wird In Ionen, In denen sie nioht benötigt
wird duroh ein geeignetes Verfahren, beiepielsweiee
durch Srarleren entfernt, so daJ nmr die In der Flg. 1 0 mit
3 beselehnete Obersohloht übrigbleibt.
lun werden die Kontakt ionen 4 und 5 duroh Ablagerung rom
Metallen wie fitem oder Silber hergestellt.
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In der Fig. 2, die di· perspektivisch« Ansicht einer fcrtigf·attilten
Sonnenbatterie ««igt, sieht man dit Silisiunscheibc
1 und dit duroh Diffusion gewonnene n-dotitrtt Schicht, soweit aie nioht tntftrnt wordtn ist» Ditst Sohioht 3 stellt
eint Xlektrodenfläohe dar» di· an di· «ur Aufnahm· dtr Ansohlu*-
lasohen 6 ditntndt Son· 4 angrenst.
Yig· 2 aind di· unttrtn Bcfestigungslasohen 7 an d«m
unteren Kontakt 5 der Sonnenbatterie befestigt. Se ist vorteilhaft
die Metalle» die einerseits die Kontaktionen der Batterie und andererseits die AnsohluBlasohen bilden, so su wählen» daß
ihr Ausdehnungskoeffislent denjenigen des Silisiuas annähernd i
gleioht· Hierdurch werden größere themisohe Spannungen weitgehend
Ttrmitdtn, die duroh die bein Wtoh·el der Sonnenbatterie
rom beleuchteten Instand in den unbeleuchteten und umgekehrt
auftretenden femperaturgradienten herrorgerufen werden könnten.
Sie Ansohluflasohen 6 und 7 weisen eine duroh Ausschneiden
erhaltene lom auf, wie sie als Beispiel in der fig. 2 geseigt
ist. Sie könntnabtr auch aassiv «tin, wob«i jtdooh ihr· 0b«rfläoht
so bearbeitet ist, daß sie nur an bestimmten dafür vorgesehenen
Funkten an den Kontaktsonen der Sennenbatterie anhaftet.
Das gleiche Resultat erhält man ait einer gleiohmässig behandelten
Ansehlueiasohe und einen Werkieug, das nur örtlich
den ium Iriielen der Diffusion der beiden Metalle notwendigen
Druek hervorruft· Maoh der fertigstellung, Prüfung und
elektrischen Kontrolle der mit solohon AnsohlUsson rtrethtntn
Sonnenbatterien werden die·· in 8«ri«n-farall«l-Anordnung
duroh Ttrlöttn dtr Anschluss« Miteinander vereinigt.
Sa· Miteinanderverbinden kann direkt oder aber unter Swisohenfttgung
von Verbindungsbändern geschehen.
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BAD Of?!GiNAL
Auch hler wählt »an di· Eigenschaften des Verbindungsbandes
in Abhängigkeit τοη der spesieilen Anwendung, für di· di·
Sonnenbatterie bestirnt ist· Man kann s.B. den Auedehnungs·
koeffisienten de« Bandes, unabhängig tob Sillslum und der
Beschaffenheit der Kontakte, desjenigen der Qrundflache anpassen.
Ausserdem werden die Kentakte der Sonnenbatterie duroh eine oder mehrere dünne metallisohe Sohiohten gebildet,
die überelnandergelegt und einer themisohen Behandlung in
definierter Ataosphäre ausgesetzt werden· Man kann das netallisehe Band tür Yerbindung der Sonnenbatterien sogar
direkt an eine« Kontakt anbringen, der vorher mit einer oder
mehreren Sohl oh ten bestirnter Metalle ummantelt worden ist us die Versohweiibarkeit su rerbeseern und um Korrosion iu
rermelden.
lur Brsielung einer gegenseitigen Diffusion der beiden
äusseren Sohiohten und um hiermit eine dauerhafte, elektrisoh
widerstandsfähige Verbindung im erzielen, ist es erferderlleh
das Material für die innere Schicht, für die Kontaktschicht der Batterie und für den Anschlufi in geeigneter Welse su
wählen.
Gtemäfi einer Variante des erfindungsgemässen Verfahrene kann
■an swisohen die äusseren Schichten des Batteriekontaktes
und seines Anschlusses jeweils Zueatsmetall einbringen, das so gewählt sein sue, daB alt den inneren Sohiohten ein
Eutektikua entsteht.
Das Susamaenwirken der auf die Kontakte der Batterie abgestimmten
thermisehen Behandlung mit der thermieehen Behandlung
des Piffuslonssehwelsseas stellt das wesentliche Merkmal der
Irfindung dar.
Bs sind sahlr«lohe Yersuehe unter Verwendung der rerliegenden
Brflndung rergenemmen werden.
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BAD ORIGINAL
Bti diesen Versuchen wurde la erster Linie tin "Titan-Silber" genannter Kontakt entwickelt. SI· Arbeit·temperatüren lagen
hierbei swisehen 500 und 70O0O bei Zeitspannen τοη 30 bis
5 Minuten. Xi wurde al« vorteilhaft herausgefunden, Druoke in
der aröSenordnung τοη SO kg/cm iu verwenden, mn tin· thermische
Diffusion «wischen Silber und Titan sloheriustellen* unter
den obengenannten experimentellen ledingungen wurde eine besondere
niederobjiife Xontakt stelle erhalten· Sie Tersuohe
wurden an Sonnenbatterien der Abmale 20 χ 20 χ 0,3 u durchgeführt.
Diese Batterien liefern eine Ausbeute τοη 10 bis 12j(.
Mit Hilfe dieses Verfahrens kann eine Sonnenbatterie erhalten werden, die Bit während des letsten Arbeiteganges bei der Herstellung
der Batterie integrierten Yerbindungsbandleitungen versehen ist· Hierdurch wird die elektrische Ausbeute der
Batterie und ihre XuTerllssigkeit erhöht.
Die Erfindung ist selbetrerstltndlieh nicht auf die oben
beschriebenen und dargestellten AusfUhrungsbeispiele besehrftnkt,
SU diesen können vielmehr noch eine leihe anderer im lahmen
der Erfindung liegende treten.
- 8 2098U/1378
BAD ORIGINAL
Claims (8)
- PatentansprücheVerfahren sur Herstellung Toa Soaaeabatterlea, demgemäi ela Halblciter-fotoelcmeat erseugt und mit swei Koataktsoaea rersehen wird, daduroh g e k · η η seiohnet , dai auf den Kontaktsenen Aasohluilasohea durch Herbeiführen einer intermetallischen Diffusion befestigt werden.
- 2. Yerfahren aach Anspruoh 1, dadurch gekeaaseichaet , dafi die intermetallische Diffusion Im Yerlaufe der letsten auf die Koatakte abgestellten thermischen Bearbeitungsphase der Batterien durchgeführt wird.
- 3· Yerfahren nach einem der Aasprüeh· 1 oder 2, daduroh gekeaaseiohaet , dai die Koatakte der Batteriea aus woaigsteas einer Metallschicht hergestellt wird, die maa eiaer la deflalerter Atmosphäre ablaufeadea thermisohea Behandlung unterwirft.
- 4· Yerfahren nach Anspruch 3t dadurch gekeaaseiohaet, dai metallleohe Baadleituagea sur Verbindung der Batteriea untereinander direkt auf den suror mit mindestens einer Metalleohieht ummantelten tontakten aufgebracht werdea, um die Sohweüfähigkeit su verbessern und um eiae Korrosion su reraeidea.
- 5. Verfahren aaoh eiaem der Aaoprttohe 1bis4, daduroh gckeaaseiohaot, dai während der thermisohen Behandlung dl« su verbindenden lleaeate einem Druck ausgc-•etst werden.2098U/1378BAD OfifGfNAL
- 6. Verfahren nach tint» dtr Antprüoht 1 fei· 5, dadurch Ciktnmi iehai t , dai luaatsMttall «wiaohtn dl· inntrtn 3ohichttn dta Koatakt·· dtr latttrit «ad βei nt r Anaohlüaat tinftbraohtidrd, wodurch «la Suttktikum «it dta äuastrtn Sohlohtta tatettht.
- 7· Soaaaabatteri·, htrftattllt aaoh dta Ytrfahrtn c«aäi Anapruoh 1, dit «la mit iwti lentaitmeatn Ytrathtnta HaIV-ltittr-fototltmtnt tntliält, daduroA g t k t η η «tiohntt, dal auf dtn Itataktiontn (4» 5) durch Htrbtifülirtn tintr iattrattalliaohta Siffusiea Aaachluflaaohtn (6,7) *tftstift sind.
- 8. 8onntnfcatttrit naoh Aaipruoh 7» dadurch I · ktnnitiohntt, dai ihr« lontaktt (4» 5) au·. ■indtattna tiatr Mttalliaohtn Sokloht btatthtn» dl· «la· ia dtfimitrttr Atmospair· atlauftmde thtrmiaoit !«aaadluaf trfahrtm hat·9* Sennanbatterit aaeh Aaspruoh 8, daduroh g · ktnnitiohntt, dai tia Metallbaad i«r Ttrbimdunf τ·η Stnntnbatttritn «attrtiaandtr direkt aa dtn snTor «it Mimdtattas tintr MttallatAiolit wutaattlt«a (4»5) Eoataktta btftatift ist, wtduroh tia· Ytrbaeatruac dtr |Soawtilfimigktit «ad tiat Ttratld«af dtr Ktrr»ei«a trsitlt wird·10· Ieaaenbatttrit aaoa tiata dtr Aaasrüok· 7 fei· 9» d a iiiok fikiiuii tint , daJ I«sati· ■•tall «wiethta dta iaatrta Soai«ht«a der latttrltk«ataktt (4,5) aad ihrtr laaohlU··· ((,7) eiagtferaelit ist, «a· tia !«ttktikva alt dtrta l«»trta lokiahtta feiltet.BAD ORIGINALLeers eit
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| 8139 | Disposal/non-payment of the annual fee |