DE2150651A1 - Mit einer transparenten, elektrisch leitenden schicht versehener glasgegenstand - Google Patents

Mit einer transparenten, elektrisch leitenden schicht versehener glasgegenstand

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Description

Mit einer transparenten, elektrisch leitenden Schicht versehener Glasgegenstand.
Die Erfindung bezieht sich auf einen mit
einer elektrisch leitenden transparenten Schicht versehenen Glasgegenstand.
Die Erfindung betrifft insbesondere eine elektrisch leitende, für Sonnenlicht transparente Schicht die,
abgeschieden auf Solarzellendeckgläsern oder "Optical Solar Reflector"-Gläsern häufig auch als "Second Surface Mirror" bezeichnet, als elektrisch leitende Bedeckung (Conductive Coating) der Glasoberflächen von Raumfahrzeugen dient.
Bei verschiedenen Raumfahrtprojekten tritt die
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ORIGINAL INSPECTED
Forderung auf, das Raumfahrzeug auf seiner gesamten Oberfläche mit einem elektrisch leitenden Belag zu versehen, der gewährleistet, dass die lokalen Potentialunterschiede, die z.B. durch die Spannungen an einem Solargenerator oder durch die Aufladung isolierter Flächen beim Durchfliegen von Plasmen entstehen, unter einem Maximalwert bleiben.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde eine Schicht zu schaffen die für Strahlung von Wellenlängen zwischen etwa 0,4 und 1 , 1 /um weitestgehend transparent ist und die für den genannten Zweck, eine ausreichende elektrische Leitfähigkeit besitzt.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäss dadurch gelöst,dass die Schicht aus dotiertem Zinnoxyd oder Indiumoxyd besteht und eine Dicke zwischen 0,007 und O,02 /um und einen Widerstand zwischen 1 und 10 kO./^-, aufweist,
Es wurde festgestellt dass die beiden genannten Materialien in Schichtdicken kleiner als 0,02.um in dem interessierenden Bereich von 0,4 bis 1,1 /um derart transparent sind, dass z.B. hierdurch die Leistung von Si-Solarzellen bei Beletichtung mit Sonnenlicht nur etwa um 0,5 bis 3 $> reduziert wird verglichen mit nicht erfindungsgemäss beschichteten, unvergüteten Solarzellen— deckgläser.
Besonders geeignete Schichten bestehen aus mit Flucr dotiertem SnO oder mit Zinn dotiertem Ij^Oo.
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Um bei de" geringen Scliichtdicken noch eine
ausreichende Leitfähigkeit zu erhalten ist in beiden Fälle eine Dotierung von 0,1 bis 2,0 At ^ notwendig.
Es stellte sich heraus, dass die Minimaldicke der Schichten, bei der noch mit Sicherheit Flächenwiderstände von 10 kSL/j-j oder kleiner erreicht Airerden können, bei 0,007/um liegt. Bei diesem für die Transparenz optimalen Grenzwert beträgt die effektive Transparenzeinbusse nur noch 0,5 $
Mit zunehmender Leitfähigkeit reflektieren die Schichten im IR-Spektralbereich, bedingt durch die hohe Dichte an freien Ladungsträgern, in steigendem Masse. Dies hat zur Folge, dass die Glaseigenschaft, aufgrund der ausgedehnten IR-Absorption Wärmestrahlung im Bereich
ο
von einigen 100 K fast wie ein schwarzer Körper emittieren zu können (Emissionsvermögen 0,8), nicht mehr voll zur Geltung kommt und daher mit zunehmender Leitfähigkeit der Schicht die Solarzellen nur noch vermindert gekühlt werden.
Das Emissionsvermögen von beschichtetem Glas ist in erster Näherung nur durch die Gesamtzahl freier Ladungsträger je Flächenelement der Schicht bestimmt. Bei gleichem Flächenwiderstand zeigen daher beschichtete Gläser mit geringerer Dotierung, aber dementsprechend grösserer Schichtdicke annähernd gleiche Emissionswerte. Vor allem zeigt sich, dass bei Viderstandswerten über 1 kll. das Emissionsvermögen der Deckgläser· nur um weniger als 2 ^ reduziert wird. Bei 10 ki^f-, ist diese
BAD ORJGiNAL 309816/0AbO
Reduzierung nicht mehr messbar. Bei 200ΛΙ/ hingegen beträgt sie schon 14 $> und bei 100$l/Q 33 <$>.
Eine optimale Schicht muss also so hergestellt werden, dass ihre Dicke möglichst gering ist, aber 0,007/um nicht unterschreitet, wobei die Dotierung so gewählt sein muss, dass der Flächenwiderstand zwischen 1 und 10 k£l- liegr,
Vorzugsweise erfolgt die Herstellung der Schichten
bei erhöhter Substrattemperatur (etwa 400 bis 550 w
durch p3rrolytische Abscheidung aus einem Aerosol, das W durch Zerstäuben einer Lösung einer Indium-bzw. Zinnverbindung und der Dotierung mit Luft gewonnen wird. Die einzige Figur der Zeichnung zeigt ein Transmissiorsspektrum eines unbeschichteten Quarz-glases (gestrichelte Kurve) und eines mit Ιη£θο nach der Erfindung beschichteten Quarz-glases (gezogene Kurve).
Die In 0 -Schicht hat eine Dicke von 0,014 /um und ist damit zu gering,als dass Interferenzextrema auftreten könnten. Die Abnahme der Transmission bei 0,3 /um ist durch
»die UV-Eigenabsorption von In 0 bedingt. Zwischen 0,3 /um und 0,6/um ist die Transmission auf Grund der Reflexion der Schicht vermindert, ist aber ab 0,7/Um nahezu der des unbeschichteten Substrates gleich..Der Widerstand betrug etwa 2 kf\ /-,.
Die Schicht wurde in folgender Weise hergestellt.
Es wurde 100 gr wasserfreies InCl in 1 ltr. Butylazetat
ο
durch mehrstündiges Rühren bei 40 C gelöst und ca. 0,1 cm3 konzentrierte HCl zugegeben. Die Dotierung 0,5 cm3 SnCl, je ltr. wird erst kurz vor dem Sprühprozess zugefügt da
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die dotierte Lösung nur begrenzt haltbar ist.
Das Quarz-glassubstrat wurde auf eine Temperatur von
ο
etwa 450 C erhitzt und intermittierend mit der Lösung in Form eines Aerosolstrahles beschichtet bis die gewünschte Schichtdicke erreicht war.
Die erfindungsgemässen Schichten haften
ausserordentlich gut auf den Substraten. Erhitzen im Vakuum, oder Sonnenbestrahlung führten zu keiner messbaren Änderung der effektiven Transparenz oder des Emissionsvermögens.
Die erfindungsgemässen Schichten können z.B. auch Verwendung finden als transparente Elektroden für elektrooptische Bauelemente, wobei sich die beschichteten Bereiche von den unbeschichteten mit der Auge kaum wahrnehmbar unterscheiden.
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Claims (2)

  1. ANSPRUECHE:
    (IJ Mit einer transparenten, elektrisch leitenden Schicht versehener Glasgegeiistand dadurch gekennzeichnet dass die Schicht aus dotiertem Zinnox3'd oder Indiumoxyd besteht und eine Dicke zwischen 0,007 und 0,02 ,um und einen Widerstand zwischen 1 und 10 k Q/^j aufweist.
  2. 2. Mit einer transparenten elektrisch leitenden Schicht versehener Glasgegenstand dadurch gekennzeichnet dass die Schicht entweder aus mit 0,1 bis 2,0 At ^o Fluor dotiertem SnO oder aus mit 0,1 bis 2,0 At °jo Zinn dotiertem In 0 besteht.
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