DE688167C

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Publication number: DE688167C
Application number: DE1930F0153630
Authority: DE
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1930-08-08
Filing date: 1930-08-08
Publication date: 1940-02-14
Also published as: US2034334A; GB375916A; NL49743C

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren ζμΓ Herstellung einer Photozelle, die bei Belichtung selbst eine Spannung erzeugt und bei der eine Selenschicht als lichtelektri-S scher Stoff zwischen einer Trägerelektrode und einer durchsichtigen Deckelektrode angeordnet ist.

Der lichtelektrische Generatoreffekt wurde von Fritts 1885 bei einigen der von ihm geschaffenen Widerstandszellen mit schichtenmäßigem Aufbau beobachtet. Trotz der weitgesteckten Ziele, die Fritts sich von diesem Generatoreffekt versprach, hat sich seirre-Zelle nicht bewährt und konnte keine teclrnische Verwendung finden. Die Bemühungen Ul j an ins und anderer zur Verbesserung dieser Zelle brachten einen völligen Mißerfolg. Die danach hergestellten Zellen, bei denen die Selenschicht zwischen zwei mit durchsichtigen Platinspiegeln bedeckten Glasplatten in geschmolzenem Zustande eingebrächt und hierauf formiert oder aber als Deckschicht ein dünnes, mit Platin bestäubtes Glasplättchen auf die bereits formierte Selenschicht

»5 aufgebracht wurde, ergeben keinen Fortschritt gegenüber den Frittschen Zellen.

Diese Mißerfolge dürften den Anlaß gegeben haben, daß in den Kreisen der Physiker und Techniker ganz allgemein ein Vorurteil gegenüber Selen als Konstruktionsstoff für Massenherstellung von lichtelektrischen Zellen entstand. Trotz dieser Vorurteile und

Schwierigkeiten ist es auf überraschend einfache Weise gelungen, ein Verfahren zur Herstellung hochergiebiger Selenschichtgeneratorzellen für die Massenfabrikation zu schaffen.

Zunächst wird auf die Oberfläche der Trägerplatte das Sekn in an sich bekannter Weise aufgeschmolzen und danach durch eine weitere Erhitzung formiert, d. h. in die kristalline Modifikation übergeführt.

Auf diese mit kristallinem Selen bedeckte Trägerplatte wird nunmehr erfindungsgemäß als lichtdurchlässige Deckelektrode ein leitendes Material in fein verteiltem Zustand mit Hilfe eines Aufreibeverfahrens oder eines Aufpreßverfahrens oder eines derartigen Aufseijleuderverfahrens, ζ. B. des Schoopschen Aufspritzverfahrens, auf die polykristalline Oberfläche des formierten Selens so aufgebracht, daß das Material der Deckschicht mit dem Material der lichtempfindlichen Schicht eine innige lückenlose Verbindung eingeht. Erfindungsgemäß wird diese innige Verbindung mit allen Punkten der kristallinen Oberfläche bei geringem Übergangswiderstand hergestellt. Auf diese Weise ist die Entstehung eines hohen Elektronenstromes gewährleistet, so daß die Photozelle wie ein galvanisches Element als Stromquelle Verwendung finden kann.

Vermutlich ist der erfindungsgemäße Effekt der außerordentlich hohen Elektronenemission, die man durch dieses Verfahren erhält,

so zu erklären, daß das Licht die Elektronen im Selen auslöst und dabei in den obersten Atomschichten des Selens absorbiert wird und dort «ine hohe Elektronenkonzentration erzeugt. Diese Elektronen können aus dem Kristall nicht austreten, sondern werden nach • innen reflektiert, wenn nicht für eine die Elektronen absorbierende Deckschicht gesorgt wird. Diese Absorption erfolgt durch die ίο vollständige, mechanisch innige und lückenlose Einhüllung aller Oberflächenteile .(freie Kristallflächen). Jede Lücke in der Einhüllung gibt Veranlassung, daß die Elektronen zunickreflektiert werden, einen Gegenstrom bilden und somit den Effekt verkleinern/

Wie man im einzelnen den erfindungsgemäßen Effekt erklären mag, stets erhält man mit dem erfindungsgemäßen Verfahren einen für technische Meßzwecke, z. B. ao für Lichtstärkenbestimmung, ausreichenden Strom.

Es ist klar, daß die Temperatur für die Aufbringung der Deckschicht sich nach den jeweils verwendeten Verfahren im einzelnen as richtet. So ist beispielsweise beim Schoopschen Metallspritzverfahren die Temperatur so zu wählen, daß das Metall beim Auf schleudern flüssig bzw. erweicht ist. Dadurch erhält man auch die notwendige innige Verbindung.

"Nach einer Weiterbildung des Erfindungsgedankens wird diejenige Seite der Trägerelektrode, auf welche das Selen aufgebracht werden soll, vergrößert. Mit dieser Vergrößerung wird eine feste Verbindung zwischen allen Punkten der Selenschicht und dem Material der Trägereiektrode gewährleistet. Diese Vergrößerung kann durch Aufrauhung oder eine ähnliche Bearbeitung dieser Elektrode, z. B. Anbringung von Vertiefungen, starke Erhitzung u. dgl., erfolgen.

Als Stoff der Deckelektrode können in feiner Verteilung Metalle, wie Kalium, 'Metallsalze, Metalloide, z. B. Graphit oder Metallegierungen, Anwendung finden.

Besonders bewährt^hat sich ein Verfahren, gemäß welchem die Deckelektrode aus mehreren nacheinander aufgebrachten Lagen aus verschiedenen Stoffen hergestellt wird, z. B. aus einer unteren Lage aus Blei und einer oberen Lage aus Kupfer.

Ferner hat sich bewährt, zwischen der Deckelektrode und der lichtempfindlichen Substanzschicht einen jene Elektrode mit die; ser innig und lückenlos verbindenden, leitenden und mechanisch gut haftenden Stoff an^· zuordnen, Dieser kann, aus einem fein verteilten Metall, z. B. Blei, oder aus einem leitenden anderen Stoff, z. B. leitenden Lacken als Klebestoff, bestehen.

Der lichtempfindlichen Substanz kann eine geringe Menge von Metallen (Goldstaub), Metallverbindungen, Metalloiden, z. B. Graphit, oder ein anderer im Verhältnis zu der lichtempfindlichen Substanz gut leitender Stoff zugesetzt werden. Seine Anwendung erfolgt zwecks Erzielung der für die einzelnen Anwendungsgebiete erwünschten Eigenschaften. Die Zusätze können auch dazu dienen, die Haftfähigkeit 'der aufzubringenden Deckschicht mit dem lichtempfindlichen Stoff zu erhöhen.

Die Beimengung erfolgt vorteilhaft in Staubform, und zwar in sehr geringen Mengen.

Bei der sehr geringen Dicke der erfindungsgemäßen Deckelektrode besteht eine Schwierigkeit für die Stromableitung von der Zelle insofern, als es nicht möglich ist, die Zuleitung, wie es bisher meist gedacht war, mit der Deckelektrode durch Lötung oder Nietung zu verbinden,. Auch ist es nicht möglich, die Deckelektrode bei ihrem Aufbringen, z. B. durch Spritzen, mit einer Fahne zu versehen, an der die Zuleitung angebracht werden könnte. Erfindungsgemäß wird daher die Stromableitung von der Deckschicht mittels eines isoliert durch die Zellenschichten hindurchgeführten Bolzens hergestellt, der auf der Oberfläche der Deckschicht Kontakt mit dieser macht.

Bei einer anderen Ausführung, bei welcher federnde Kontakte vorzugsweise auf dem Rand der Deckschicht aufliegen, werden erfindUHgsgemäß die Kontaktorgane an der Grundplatte der Zelle angeordnet. Das Kontaktorgan für die Deckschicht ist isoliert auf der Grundplatte befestigt. Diese Anordnung hat den Vorteil, daß keinerlei Fassungen für die Zelle erforderlich sind. >«"»

Ih den Abbildungen bezeichnet Abb. 1 den schematischen Aufbau einer erfindungsgemäßen Selenphotozelle, ά ist der leitende Träger, fr die Selenschicht, c die leitende, vom Licht bestrahlte Oberschicht. Der Träger ist r°5 mit der Verschraubung d gut leitend verbunden, der den einen Pol der Zelle bildet. Der Bolzen e ist mit der Oberschicht der Selenphotozelle in inniger Berührung und führt durch eine große öffnung, so daß keine Be- »><> ührung der übrigen Teile eintritt, durch die Trägerschicht a.

In Abb. 2 ist die Draufsicht einer rechteckigen Zelle dargestellt, bei welcher die Stromzuführung zu der Deckschicht nicht in US der Mitte, sondern bei / erfolgt, während die Stromzuführung zur Trägerschicht bei g bewirkt wird.

Außer der Verwendung für Meßzwecke kann die erfindungsgemäße Zelle mit Vorteil in Verbindung mit Verstärkern benutzt werden. Hierbei ist es vorteilhaft, den nega-

Claims

tiven Pol einer Spannungsquelle an den Trägern der Selenschicht und den positiven Pol an die vom Licht getroffene Schicht unter Zwischenschaltung etwa.erforderlicher Widerstände zu legen. Ein Anwendungsgebiet ist z. B. das Abtasten von Lichttonschrift sowie die optische Kontrolle von Vorgängen aller Art.

ίο Patentansprüche :

i. Verfahren zur Herstellung einer Photozelle, die bei Belichtung selbst eine Spannung erzeugt und bei der eine Selen-

schicht als lichtelektrischer. Stoff zwischen einer Trägerelektrode und einer durchsichtigen Deckelektrode angeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, daß auf die Trägerelektrode Selen aufgeschmolzen, hierauf durch eine weitere Erhitzung zwischen 100 und 220° das Selen formiert, d. h. in die kristalline Modifikation übergeführt, und nunmehr als lichtdurchlässige Deckelektrode ein leitendes Material in fein verteiltem Zustand mit Hilfe eines Aufreibeverfahrens oder eines Aufpreßverfahrens oder eines derartigen Aufschleuderverfahrens, z. B. des Schoopschen Aufspritzverfahrens, auf die polykristalline Oberfläche des lichtempfindlichen Selens so aufgebracht wird, daß das Material der Deckschicht mit dem Material der lichtempfindlichen Schicht eine innige, lückenlose Verbindung mit allen Punkten der kristallinen Oberfläche bei geringem Übergangswiderstand derart eingeht, daß bei Belichtung ohne Hilf sspannung eine erhebliche Steigerung der Leistung entsteht.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß diejenige Seite der Trägerelektrode, auf welche das Material der Selenschicht aufgebracht werden soll,

z. B. durch eine Aufrauhung oder Anbringung von Vertiefungen'oder durch starke Erhitzung vergrößert wird.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß als Stoff der Deckelektrode in feiner Verteilung Metalle, wie Kalium, Metallsalze, Metalloide, z. B. Graphit, oder Metallegierungen angewendet werden.
4. Verfahren nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Deckelektrode aus mehreren nacheinander aufgebrachten Lagen aus verschiedenen Stoffen hergestellt wird.
5. Verfahren nach Anspruch 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet,' daß zwischen den Elektroden und der lichtempfindlichen Substanzschicht ein die Elektroden mit dieser innig und lückenlos verbindender, leitender und mechanisch gut haftender Stoff angeordnet wird.
6. Verfahren nach Anspruch 1 bis S> dadurch gekennzeichnet, daß der lichtempfindlichen Substanzschicht eine geringe Menge von Metallen, Metalloiden (Graphit) oder von anderen im Verhältnis zur lichtempfindlichen Substanz' gut leitenden Stoffen zugesetzt wird.
7. Nach dem Verfahren gemäß Anspruch ι bis 6 hergestellte, selbst Spannung erzeugende Photozelle.
8. Photozelle nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Stromableitung von der Deckschicht mittels eines isoliert durch die Zellschichten hindurchgeführten Bolzens hergestellt ist.
9. Photozelle nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Stromableitung von der Deckschicht mittels unter Federdruck, vorzugsweise am Rande der Photozelle aufliegender Kontakte hergestellt ist, die auf der Grundplatte angeordnet sind.

Hierzu ι Blatt Zeichnungen