EP4548403A1 - System und entsprechendes herstellungsverfahren - Google Patents

System und entsprechendes herstellungsverfahren

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Publication number
EP4548403A1
EP4548403A1 EP23734269.6A EP23734269A EP4548403A1 EP 4548403 A1 EP4548403 A1 EP 4548403A1 EP 23734269 A EP23734269 A EP 23734269A EP 4548403 A1 EP4548403 A1 EP 4548403A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
coating
insulation element
area
salt melt
point
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
EP23734269.6A
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Mirco WENDT
Ingo BARKE
Sylvia Speller
Regina LANGE
Franziska DORN
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Deutsches Zentrum fuer Luft und Raumfahrt eV
Original Assignee
Deutsches Zentrum fuer Luft und Raumfahrt eV
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Deutsches Zentrum fuer Luft und Raumfahrt eV filed Critical Deutsches Zentrum fuer Luft und Raumfahrt eV
Publication of EP4548403A1 publication Critical patent/EP4548403A1/de
Pending legal-status Critical Current

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Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10F—INORGANIC SEMICONDUCTOR DEVICES SENSITIVE TO INFRARED RADIATION, LIGHT, ELECTROMAGNETIC RADIATION OF SHORTER WAVELENGTH OR CORPUSCULAR RADIATION
    • H10F19/00—Integrated devices, or assemblies of multiple devices, comprising at least one photovoltaic cell covered by group H10F10/00, e.g. photovoltaic modules
    • H10F19/80—Encapsulations or containers for integrated devices, or assemblies of multiple devices, having photovoltaic cells

Definitions

  • the invention relates to a system and a corresponding manufacturing method.
  • a solar system is typically constructed in layers, with several very sensitive solar cell layers covered by, for example, a glass plate.
  • Such a glass plate has an electrically insulating effect and is intended to protect the solar cells, especially from damage.
  • the glass plate stiffens the structure of the solar system and protects the solar cells from mechanical stress and damage.
  • Satellites or probes can be exposed to solar winds in space, whereby the electrically charged particles contained in the solar winds, such as electrons, accumulate on the top side of the glass plate facing the solar wind and thus electrically charge the top side.
  • charge carriers e.g. excess electrons
  • the accumulation and/or release of the electrically charged particles can result in a local excess or deficiency of electrons relative to the average charge density of the glass plate, in particular the top side of the glass plate. In both cases, a dangerous potential difference can arise between a point of higher potential and a point of lower potential.
  • the point of higher potential can be, for example, the electrically charged surface of the glass plate, in particular a surface facing away from the sun.
  • the point of lower potential can be another location on the glass plate, e.g. a side of the glass plate facing the sun, or it can also be a point on the solar cells or on another part of the satellite.
  • the glass plate acts like an electrical insulator, i.e. the glass plate is electrically non-conductive.
  • the potential difference can therefore lead to an electrical breakdown between the described points of different potential, for example the top of the glass plate and, for example, another location on the glass plate or the solar cells or the satellite.
  • conductive plasma forms for a short time in, for example, the material of the glass plate, which equalizes the potential difference, but the
  • REPLACEMENT SHEET (RULE 26) Glass plate, especially the solar cells or the satellite, can be irreversibly damaged.
  • US 2012/0 312 371 A1 relates to systems and methods for solar cells with a Schottky junction, in particular a solar cell with a grid layer formed on a semiconductor layer and an ion layer formed on the grid layer.
  • WO 2014/178 254 A1 relates to a sealing film, a method for producing the sealing film and a functional element covered with the sealing film.
  • US 2012/0 052 395 A1 relates to polymer compositions, films, gels and foams containing electrically conductive polymers, as well as electronic devices containing such polymer films, gels and foams.
  • a system is therefore proposed, wherein the system has at least one insulation element with a surface, at least a region of the surface of the insulation element being at least partially coated with a coating, the coating having an electrically conductive molten salt.
  • the insulation element is a solid, ie the insulation element is in a solid state, particularly in the ambient pressure and/or temperature range defined in this disclosure.
  • the electrical resistance or the electrical conductivity of the insulation element is preferably direction-independent, i.e. isotropic, so that the specific resistance or the electrical conductivity can be specified as a scalar value.
  • the insulation element is preferably non-conductive. Ie the insulation element preferably has a specific resistance at least in one spatial direction with a value in a range from 10 A 3 ohm meters to 10 A 17 ohm meters or an electrical conductivity with a corresponding reciprocal of specific resistance.
  • the insulation element can in particular be made from a rock, a mineral or the like, in particular from glass or strontium titanate.
  • the surface limits an internal volume of the insulation element.
  • the surface has one or more areas.
  • An area of the surface is, for example, a top side of the insulation element.
  • Another area is, for example, an underside of the insulation element.
  • Other areas can be, for example, side surfaces of the insulation element, with the top facing the bottom and the top and bottom limiting the internal volume of the insulation element via the side surfaces.
  • the top of the insulation element is in particular the side of the insulation element which is oriented towards a direction of action of the sun.
  • charge carriers can accumulate on the surface. Due to the low electrical conductivity of the insulation element, these charge carriers cannot move from the surface to a point of lower potential.
  • the surface of the insulation element has an electrical chargeability, i.e. the charge carriers can generate a dangerous potential difference.
  • the at least one area can be the previously described top side of the glass plate. This means that the area is in particular the part of the surface of the insulation element that can be electrically charged, for example, by the charge carriers of the solar wind.
  • the coating reduces this electrical chargeability of the at least one region of the insulating element.
  • the coating has a molten salt.
  • the molten salt is an electrically conductive liquid, in particular an ionic liquid, particularly preferably an aprotic ionic liquid.
  • the molten salt has a higher electrical conductivity than the insulation element.
  • the salt melt has, in particular molecular, anions and cations, which are freely movable within the salt melt. As soon as charge carriers, in particular electrons, for example in connection with a solar wind, hit the system, in particular the coating or an outside of the coating, they can be absorbed by the anions and/or cations contained in the salt melt.
  • a local excess of electrons resulting from the impact of the charge carriers, for example on the outside of the coating, can be delocalized, i.e. compensated for, by the anions and cations.
  • a potential difference between a point on the outside and a point of lower potential can be determined by the Coating can be balanced out or at least weakened.
  • the outside of the coating is in particular the side of the coating that does not adjoin the insulation element, but rather, for example, an environment of the system, for example space.
  • An orientation of the system in space and the components of the system relative to one another can be described by a Cartesian coordinate system, in particular a system-bound one.
  • a vertical axis of the coordinate system can thus be oriented normal to the surface, in particular normal to the at least one area of the surface, of the insulation element.
  • the vertical axis can be oriented opposite to the direction of irradiation of the sun. The direction of radiation therefore refers to the direction from which charge carriers can hit the coating.
  • a transverse axis and/or longitudinal axis of the coordinate system can be oriented parallel to the surface of the insulation element, in particular parallel to the at least one area of the surface.
  • the coating is liquid in a temperature range from -150 °C to +350 °C, particularly preferably in a temperature range from -100 °C to 100 °C.
  • Liquid means that the molten salt is in a liquid state.
  • the temperature range here refers to a, in particular medium, temperature of the coating. This may in particular have the physical background that the anions and cations in the salt melt are arranged in a correspondingly unstructured manner and/or the anions and cations have a corresponding size that hinders crystallization and/or evaporation in the temperature range mentioned.
  • This has the technical effect that the coating can be used in high vacuum, ultra-high vacuum, especially in space, as well as on Earth without evaporating or crystallizing. This is particularly advantageous for the use of the system in space-based solar systems or satellites.
  • experiments have shown that a liquid state of aggregation has a particularly advantageous effect on achieving the technical effects of the invention mentioned in this disclosure.
  • the proposed system therefore has the advantage that the electrical chargeability of the surface of the insulating element, or an area of the surface, is reduced or at least weakened with the help of the coating and thus the risk of Electrical breakdown is reduced, ie the insulation element is better protected by the coating against electrical breakdown, for example as a result of a solar wind.
  • the inventors have also recognized that conclusions can be drawn about the surface quality of the insulation element, such as a shape and/or an orientation of the area of the surface coated with the coating, via the electrically conductive coating of the insulation element.
  • a mineral such as strontium titanate
  • a conclusion can be drawn about the shape and/or orientation of the coated region, for example by means of a current passed through the coating.
  • a current can be introduced into the coating, for example, by targeted bombardment of the coated area with electrons, for example using an electron microscope. In this way, the surface quality of the insulation element can be measured extremely precisely, which represents a further technical effect of the invention.
  • the coating is transparent.
  • a transmittance of the coating in particular also a transmittance of the insulation element, for light, in particular for light in the visible range, in particular for light with wavelengths in a value range between 380 nanometers to 780 nanometers, has a transmission value in a range from 0.9 to 1 on. This has the effect that light, in particular sunlight, almost completely penetrates the coating before hitting the solar cells and the energy contained in the light is not significantly reduced by absorption in the coating or reflection on the coating.
  • a solar cell in particular a solar system, can be part of the system.
  • the insulation element can also be transparent, so that light can almost completely penetrate the insulation element.
  • the salt melt is an aprotic ionic liquid.
  • An example of an aprotic ionic liquid is 1-butyl-1-methylpyrrolidinium dicyanamide, also referred to as BMP DCA.
  • Aprotic ionic Liquids cannot form hydrogen anions and/or hydrogen cations. This has the advantage that no hydrogen bonds can form in the aprotic ionic liquid, which would reduce the electrical conductivity of the salt melt.
  • aprotic liquids can have increased electrical conductivity, for example compared to protic ionic liquids.
  • aprotic ionic liquids for example compared to protic ionic liquids, have a lower vapor pressure.
  • aprotic ionic liquid particularly suitable for use in high vacuum, in particular ultra-high vacuum, preferably in space.
  • Aprotic ionic liquids such as BMP DCA are also characterized by the fact that they are particularly thermally and electrochemically stable, especially compared to protic ionic liquids.
  • the salt melt is 1-butyl-1-methylpyrrolidinium dicyanamide.
  • a coating formed in this way can have a layer thickness of less than one micrometer.
  • a coating designed in this way is preferably transparent with a transmittance between 0.9 and 1.
  • BMP DCA is characterized by advantageous properties such as, compared to other salt melts, a particularly high level of resilience against chemical or electrochemical oxidation and reduction processes.
  • BMP DCA is difficult to combust.
  • BMP DCA has proven to be a particularly suitable molten salt in tests.
  • the coating has a layer thickness in a value range of 10 nanometers to 100 nanometers.
  • the layer thickness is measured along a straight line that is oriented normal to the surface of the insulation element.
  • the layer thickness can be the value of the distance between a point on the surface of the insulation element and a point on an outside of the coating, the points being intersection points of the straight line with the surface or the outside.
  • the value of the layer thickness is preferably determined as the average of several layer measurements.
  • the value of the layer thickness can be determined, for example, using a reflectometric or ellipsometric layer measurement.
  • the layer thicknesses from the specified value range have proven in tests to be particularly advantageous for achieving the aforementioned technical effects.
  • a particularly low weight of the system can also be achieved through a layer thickness with a value from the specified range of values, which is particularly advantageous for the use of the system in space-based solar systems or satellites and limits the material costs accordingly.
  • the coating has a permittivity number with a value in a range from 1 to 30, particularly preferably 10 to 30, most preferably 20 to 30.
  • the coating is dielectric.
  • An external electric field which, for example starting from external charge carriers, acts on the system, in particular the coating, is weakened by a polarization of the dielectric coating.
  • the permittivity number is a measure of the electrical polarizability of the coating, whereby the higher the permittivity number, the better the coating is suitable for compensating or attenuating an external electric field. With the help of such a coating, the risk of electrical breakdown is further reduced.
  • the polarization of the coating can be divided into a temperature-independent displacement component of the anions and/or cations, for example as a result of an external electric field, and a temperature-dependent orientation component of the anions and/or cations, for example as a result of permanent electrical dipoles of the anions and/or cations .
  • The, in particular macroscopically measurable, permittivity number can therefore be used to draw conclusions about the, in particular microscopic, molecular, electrical polarization of the anions and/or cations, for example by means of the Debye equation or the Clausius-Mossotti equation, whereby to evaluate the equations and determine the Displacement and / or orientation component, a molar mass, a permanent dipole moment, and a density of the coating, in particular the salt melt or the anions and / or the cations, can be predetermined.
  • the coating is liquid in an ambient pressure range of 10 nanopascals to 5000 hectopascals.
  • the coating is preferably liquid in all value combinations of the ambient pressure range mentioned and the temperature ranges mentioned above.
  • a vapor pressure of the coating, in particular of the salt melt is less than 10 picopascals, in particular at one or all temperature values of the temperature ranges mentioned.
  • the physical background corresponds to that revealed for the temperature range. This has the technical effect that the coating can be used in high vacuum, ultra-high vacuum, especially in space, as well as at ambient pressure on Earth can without evaporating or crystallizing. This is particularly advantageous for the use of the system in space-based solar systems or satellites.
  • the coating has an electrical conductivity with a value that is greater than or equal to 0.05 S/m.
  • the coating preferably has an electrical conductivity with a value in a range of 0.05 S/m to 3 S/m, particularly preferably in a value range of 1 S/m to 3 S/m.
  • the electrical resistance or the electrical conductivity of the coating is preferably direction-independent, i.e. isotropic, so that the conductivity or the specific resistance can be specified as a scalar value.
  • the coating preferably has an electrical conductivity with a value of greater than/equal to 0.05 S/m or a specific resistance with a corresponding reciprocal value in at least one spatial direction.
  • the spatial direction is preferably oriented normal or parallel to the surface of the insulation element, in particular along the straight line that is used to determine the layer thickness of the coating.
  • the system further comprises at least one interface for potential equalization between a point of the coating and a point of lower potential.
  • the interface for potential equalization can be an electrical conductor, for example a wire, between a point of the coating and a point of lower potential.
  • the point of the coating can, for example, be a point on the outside of the coating.
  • the point of lower potential can, for example, be a point of the reference potential to which the potential difference to be compensated relates.
  • the point of lower potential can, for example, be arranged on or in a mass body.
  • a mass body can be, for example, a base body, in particular a metallic housing, of a satellite.
  • the mass body, especially the satellite can be part of the system.
  • the interface therefore electrically connects a point of the coating with the point of lower potential.
  • This has the technical effect that charge carriers, in particular electrons, that hit the coating can be removed from the coating via the interface. In this way, dangerous potential differences can be balanced out do not become or arise at all. This advantageously reduces the risk of electrical breakdown.
  • a manufacturing method for a system is also proposed, wherein the system has at least one insulation element with a surface, the manufacturing method comprising the steps:
  • the application can be done, for example, using a pipette.
  • the sub-area of the area includes in particular a center of the area. By applying the molten salt near the center, the molten salt can be distributed particularly evenly in the at least one area.
  • Distributing the salt melt preferably includes removing excess salt melt from the surface, in particular from the area to be coated, for example using a laboratory wipe, for example to remove excess droplets of the salt melt. This ensures that the refraction of light on the coating is not negatively affected by droplets, for example. Furthermore, the removal can ensure that, for example, when a satellite is launched into space, no droplets come off the surface and then cause unforeseen effects elsewhere, in particular on other electrical or electronic components.
  • the distributing step can include removing excess salt melt until a desired layer thickness is achieved.
  • the excess salt melt is removed, for example, using a laboratory wipe. This has The advantage is that a desired, in particular uniform, layer thickness of the coating can be achieved.
  • the manufacturing process preferably further comprises the step:
  • the step of treating precedes the step of applying and distributing.
  • Treating the at least one area of the surface includes at least partially surrounding the area with ozone molecules.
  • Ozone decomposes substances or impurities, especially organic ones, and thus cleans the area.
  • treatment with ozone increases the hydrophilicity of the surface, i.e. the ability of the salt melt to form droplets on the surface is reduced by reducing the interfacial energy. In this way, a uniform coating can be produced particularly advantageously. This simplifies the manufacturing process.
  • the ozone is preferably produced using ultraviolet light, i.e. using light with wavelengths in a range from 100 nanometers to 380 nanometers, in particular from oxygen, whereby the oxygen can be part of ambient air, for example.
  • ultraviolet light i.e. using light with wavelengths in a range from 100 nanometers to 380 nanometers, in particular from oxygen, whereby the oxygen can be part of ambient air, for example.
  • chemical cleaning using ROA cleaning is also an option for cleaning the surface, especially before the other steps.
  • Fig. 1 is a schematic representation of an embodiment of a system according to the invention.
  • Fig. 2 is a schematic flowchart of an embodiment of a manufacturing method according to the invention. Below, the same reference numbers designate elements with the same or similar technical features.
  • Fig. 1 shows a schematic representation of an embodiment of a system 10 according to the invention, which is suitable for use on a space-based satellite.
  • the system 10 comprises a transparent insulation element 1 designed as a glass plate and a coating 4.
  • the coating 4 has an electrically conductive, liquid salt melt, for example 1-butyl-1-methylpyrrolidiniumdicyanamide.
  • An inner volume 11 of the insulation element 1 is limited by a surface 2.
  • the surface 2 delimits the internal volume 11 relative to an environment 100 of the system 10.
  • the surface 2 of the insulation element 1 is composed of at least a top 12, a bottom 13 and side surfaces 14, with the top 12 opposite the bottom 12 and the top and underside 12, 13 form a closed surface 2 over the side surfaces 14.
  • the top 12 forms the area 3 of the surface 2, which is coated with the coating 4.
  • an interface 6 designed as a wire can electrically connect a point 7 of the coating 4 to a point 50 of lower potential.
  • the point 50 of lower potential can be, for example, a mass body of a satellite which is supplied with power via the solar cells 20.
  • the local excess of electrons can also be (at least) partially compensated for by a (molecular) polarization of the coating 4 or the cations N and/or anions NNN.
  • a potential difference does not necessarily have to be compensated for via the interface 6.
  • Fig. 2 shows a schematic flow diagram of an embodiment of a manufacturing method according to the invention for a preferred embodiment of a System 10 according to the invention.
  • the manufacturing process includes at least the following three steps S1, S2, S3.
  • a first step S1 at least one area 3 of the surface 2 of at least one insulation element 1 is treated with ozone.
  • the insulation element 1 is placed in ambient air and the area 3 is irradiated with ultraviolet light. This creates ozone, which reduces the ability to form droplets on the surface and also breaks down contaminants, thus preparing the area for the application of molten salt.
  • the salt melt e.g. BMP DCA
  • the salt melt is applied to at least a portion of the area 3 of the surface 2 using a pipette.
  • This sub-area is arranged centrally, i.e. around a center point, in area 3.
  • the salt melt created using the pipette can easily be distributed evenly in area 3 starting from the partial area.
  • the salt melt is distributed in the area 3.
  • the salt melt can be distributed, for example, using a laboratory wipe.
  • excess salt melt is removed using, for example, a laboratory wipe. In this way, the previously explained thickness 5 can be achieved.

Landscapes

  • Photovoltaic Devices (AREA)
  • Application Of Or Painting With Fluid Materials (AREA)

Abstract

Die Erfindung betrifft ein System (10), wobei das System (10) mindestens ein Isolationselement (1) mit einer Oberfläche (2) aufweist, wobei mindestens ein Bereich (3) der Oberfläche (2) des Isolationselements (1) zumindest teilweise mit einer Beschichtung (4) beschichtet ist, wobei die Beschichtung (4) eine elektrisch leitfähige Salzschmelze aufweist, wobei die Beschichtung (4) in einem Temperaturbereich von -150 °C bis +350°C flüssig ist und ein entsprechendes Herstellungsverfahren.

Description

System und entsprechendes Herstellungsverfahren
Die Erfindung betrifft ein System und ein entsprechendes Herstellungsverfahren.
Weltraumgestützte Satelliten bzw. Sonden werden häufig über Solaranlagen betrieben. Eine Solaranlage wird typischer Weise schichtweise aufgebaut, wobei mehrere, sehr empfindliche Solarzellenschichten durch z.B. eine Glasplatte bedeckt sind.
Eine solche Glasplatte wirkt elektrisch isolierend und soll die Solarzellen, insbesondere vor Beschädigungen, schützen. Beispielsweise versteift die Glasplatte die Struktur der Solaranlage und schützt die Solarzellen vor mechanischen Beanspruchungen und Beschädigungen.
Satelliten bzw. Sonden können im Weltall Sonnenwinden ausgesetzt sein, wobei sich die in den Sonnenwinden enthaltenen elektrisch aufgeladenen Teilchen, wie z.B. Elektronen, auf der dem Sonnenwind zugwandten Oberseite der Glasplatte ansammeln und so die Oberseite elektrisch aufladen. Andererseits können Ladungsträger, z.B. Überschusselektronen durch die Lichteinwirkung der Sonne, insbesondere den ultravioletten Anteil des Sonnenspektrums, in Folge des Photoeffekts aus der Glasplatte ausgelöst werden. Durch das Ansammeln und/oder das Auslösen der elektrisch geladenen Teilchen kann relativ zur mittleren Ladungsdichte der Glasplatte, insbesondere der Oberseite der Glasplatte, ein lokaler Elektronenüberschuss oder Elektronenmangel entstehen. In beiden Fällen kann eine gefährliche Potentialdifferenz zwischen einem Punkt höheren Potentials und einem Punkt niedrigeren Potentials entstehen. Der Punkt höheren Potentials kann z.B. die elektrisch aufgeladene Oberfläche der Glasplatte, insbesondere eine sonnenabgewandte Oberfläche sein. Der Punkt niedrigeren Potentials kann eine andere Stelle der Glasplatte, z.B. eine sonnenzugewandte Seite der Glasplatte, sein oder auch ein Punkt auf den Solarzellen oder auf einem anderen Teil des Satelliten sein. Die Glasplatte wirkt hierbei wie ein elektrischer Isolator, d.h. die Glasplatte ist elektrisch nichtleitend. Die Potentialdifferenz kann somit im schlimmsten Fall zu einem elektrischen Durchschlag zwischen den beschrieben Punkten unterschiedlichen Potentials, also z.B. der Oberseite der Glasplatte und z.B. einer anderen Stelle der Glasplatte bzw. den Solarzellen oder dem Satelliten führen. Bei einem solchen elektrischen Durchschlag bildet sich für kurze Zeit leitendes Plasma in z.B. dem Material der Glasplatte, wodurch die Potentialdifferenz zwar ausgeglichen wird, allerdings die
1
ERSATZBLATT (REGEL 26) Glasplatte, insbesondere die Solarzellen oder der Satellit, irreversibel beschädigt werden können.
Die US 2012 / 0 312 371 A1 betrifft Systeme und Verfahren für Solarzellen mit Schottky- Übergang, insbesondere eine Solarzelle mit einer auf einer Halbleiterschicht gebildeten Gitterschicht und einer auf der Gitterschicht gebildeten lonenschicht.
Die WO 2014 / 178 254 A1 betrifft eine Dichtungsfolie, ein Verfahren zur Herstellung der Dichtungsfolie und ein mit der Dichtungsfolie ummanteltes Funktionselement.
Die US 2012 / 0 052 395 A1 betrifft Polymerzusammensetzungen, -filme, -gele und - schäume, die elektrisch leitfähige Polymere enthalten, sowie elektronische Geräte, die solche Polymerfilme, -gele und -schäume enthalten.
Daher stellt sich das technische Problem, ein System zu schaffen, welches die Gefahr eines elektrischen Durchschlags reduziert.
Die Lösung des technischen Problems ergibt sich durch die Gegenstände mit den Merkmalen der unabhängigen Ansprüche. Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen.
Vorgeschlagen wird daher ein System, wobei das System mindestens ein Isolationselement mit einer Oberfläche aufweist, wobei mindestens ein Bereich der Oberfläche des Isolationselements zumindest teilweise mit einer Beschichtung beschichtet ist, wobei die Beschichtung eine elektrisch leitfähige Salzschmelze aufweist.
Das Isolationselement ist ein Feststoff, d.h. das Isolationselement ist, insbesondere in dem in dieser Offenbarung definierten Umgebungsdruck- und/oder Temperaturbereich, in einem festen Aggregatzustand. Der elektrische Widerstand bzw. der elektrische Leitwert des Isolationselements ist vorzugsweise richtungsunabhängig, also isotrop, sodass der spezifische Widerstand bzw. die elektrische Leitfähigkeit als skalarer Wert angegeben werden kann. Das Isolationselement ist vorzugsweise nichtleitend. D.h. das Isolationselement weist vorzugsweise zumindest in einer Raumrichtung einen spezifischen Widerstand mit einem Wert in einem Bereich von 10A3 Ohmmeter bis 10A17 Ohmmeter auf bzw. eine elektrische Leitfähigkeit mit einem entsprechenden Kehrwert des spezifischen Widerstands. Das Isolationselement kann insbesondere aus einem Gestein, einem Mineral o. ä., insbesondere aus Glas oder Strontiumtitanat, hergestellt sein.
Die Oberfläche begrenzt ein Innenvolumen des Isolationselements. Die Oberfläche weist einen oder mehrere Bereiche auf. Ein Bereich der Oberfläche ist z.B. eine Oberseite des Isolationselements. Ein weiterer Bereich ist z.B. eine Unterseite des Isolationselements. Weitere Bereiche können z.B. Seitenflächen des Isolationselements sein, wobei die Oberseite der Unterseite gegenüber liegt und die Ober- und Unterseite über die Seitenflächen das Innenvolumen des Isolationselements begrenzen. Bezugnehmend auf das zuvor erwähnte Beispiel der Solaranlage, ist die Oberseite des Isolationselements insbesondere die Seite des Isolationselements, welche zu einer Einwirkungsrichtung der Sonne hin orientiert ist. In Folge eines Sonnenwinds können sich Ladungsträger auf der Oberfläche ansammeln. Aufgrund der niedrigen elektrischen Leitfähigkeit des Isolationselements können sich diese Ladungsträger nicht von der Oberfläche zu einem Punkt niedrigeren Potentials bewegen. Mit anderen Worten weist die Oberfläche des Isolationselements eine elektrische Aufladbarkeit auf, d.h. die Ladungsträger können eine gefährliche Potentialdifferenz erzeugen.
Der zumindest eine Bereich kann die zuvor beschriebene Oberseite der Glasplatte sein. D.h. der Bereich ist insbesondere der Teil der Oberfläche des Isolationselement, der z.B. durch die Ladungsträger des Sonnenwinds elektrisch aufgeladen werden kann.
Die Beschichtung verringert diese elektrische Aufladbarkeit des zumindest einen Bereichs des Isolationselements. Hierzu weist die Beschichtung eine Salzschmelze auf. Die Salzschmelze ist eine elektrisch leitende Flüssigkeit, insbesondere eine ionische Flüssigkeit, besonders bevorzugt eine aprotische ionische Flüssigkeit. Insbesondere weist die Salzschmelze eine höhere elektrische Leitfähigkeit auf als das Isolationselement. Die Salzschmelze weist, insbesondere molekulare, Anionen und Kationen auf, wobei diese innerhalb der Salzschmelze frei beweglich sind. Sobald Ladungsträger, insbesondere Elektronen, z.B. im Zusammenhang mit einem Sonnenwind, auf das System, insbesondere auf die Beschichtung bzw. eine Außenseite der Beschichtung, treffen, können diese durch die in der Salzschmelze enthaltenen Anionen und/oder Kationen aufgenommen werden. Ein durch das Auftreffen der Ladungsträger entstehender lokaler Elektronenüberschuss, z.B. an der Außenseite der Beschichtung, kann durch die Anionen und Kationen delokalisiert, also kompensiert, werden. Eine Potentialdifferenz zwischen einem Punkt der Außenseite und einem Punkt niedrigeren Potentials kann durch die Beschichtung also ausgeglichen oder zumindest abgeschwächt werden. Die Außenseite der Beschichtung ist insbesondere die Seite der Beschichtung, die nicht an das Isolationselement, sondern z.B. an eine Umgebung des Systems, z.B. das Weltall, angrenzt.
Eine Orientierung des Systems im Raum und der Komponenten des System zueinander kann durch ein, insbesondere systemgebundenes, kartesisches Koordinatensystem beschrieben werden. So kann eine Hochachse des Koordinatensystems normal zur Oberfläche, insbesondere normal zu dem mindestens einen Bereich der Oberfläche, des Isolationselements orientiert sein. Die Hochachse kann einer Einstrahlrichtung der Sonne entgegen orientiert sein. Die Einstrahlrichtung bezieht sich also auf die Richtung, aus der Ladungsträger auf die Beschichtung treffen können. Eine Querachse und/oder Längsachse des Koordinatensystems kann parallel zur Oberfläche des Isolationselements, insbesondere parallel zu dem mindestens einen Bereich der Oberfläche, orientiert sein.
Erfindungsgemäß ist die Beschichtung in einem Temperaturbereich von -150 °C bis +350 °C, besonders bevorzugt in einem Temperaturbereich von -100 °C bis 100 °C, flüssig. Flüssig bedeutet, dass die Salzschmelze in einem flüssigen Aggregatzustand ist. Der Temperaturbereich bezieht sich hierbei auf eine, insbesondere mittlere, Temperatur der Beschichtung. Dies kann insbesondere den physikalischen Hintergrund haben, dass die Anionen und Kationen in der Salzschmelze entsprechend unstrukturiert angeordnet sind und/oder die Anionen und Kationen eine entsprechende Größe haben, die die Kristallisation und/oder das Verdampfung in dem genannten Temperaturbereich behindert. Dies hat den technischen Effekt, dass die Beschichtung im Hochvakuum, Ultrahochvakuum, insbesondere im Weltall, als auch auf der Erde verwendet werden kann ohne zu verdampfen oder zu kristallisieren. Dies ist insbesondere für die Verwendung des Systems in weltraumgestützten Solaranlagen bzw. Satelliten vorteilhaft. Zudem hat sich in Versuchen gezeigt, dass ein flüssiger Aggregatzustand sich besonders vorteilhaft auf das Erzielen der in dieser Offenbarung genannten technischen Effekte der Erfindung auswirkt.
Das vorgeschlagene System hat also zum Vorteil, dass die elektrische Aufladbarkeit der Oberfläche des Isolationselements, bzw. eines Bereichs der Oberfläche, mit Hilfe der Beschichtung verringert wird oder zumindest abgeschwächt wird und so die Gefahr eines elektrischen Durchschlags verringert ist, d.h. das Isolationselement ist durch die Beschichtung vor einem elektrischen Durchschlag, z.B. in Folge eines Sonnenwinds, besser geschützt.
In Bezug auf das vorgeschlagene System haben die Erfinder zudem erkannt, dass über die elektrisch leitfähige Beschichtung des Isolationselements Rückschlüsse auf die Oberflächenbeschaffenheit des Isolationselements, wie z.B. eine Form und/oder eine Orientierung des mit der Beschichtung beschichteten Bereichs der Oberfläche, gezogen werden kann. So kann beispielsweise ein Mineral, wie z.B. Strontiumtitanat, eine Oberfläche mit verschiedenen Bereichen aufweisen, die jeweils z.B. eine unterschiedliche Form und/oder Orientierung aufweisen. Wird die Oberfläche oder ein Bereich der Oberfläche mit der Beschichtung beschichtet, so kann z.B. über einen durch die Beschichtung geleiteten Strom ein Rückschluss auf die Form und/oder Orientierung des beschichteten Bereichs gezogen werden. Ein solcher Strom kann beispielsweise durch gezielten Beschuss des beschichteten Bereichs mit Elektronen, z.B. mit Hilfe eines Elektronenmikroskops, in die Beschichtung eingeleitet werden. So kann die Oberflächenbeschaffenheit des Isolationselements äußerst genau vermessen werden, was einen weiteren technischen Effekt der Erfindung darstellt.
In einer weiteren Ausführungsform ist die Beschichtung transparent. Insbesondere weist ein Transmissionsgrad der Beschichtung, insbesondere ebenfalls ein Transmissionsgrad des Isolationselements, für Licht, insbesondere für Licht im sichtbaren Bereich, insbesondere für Licht mit Wellenlängen in einem Wertebereich zwischen 380 Nanometern bis 780 Nanometern, einen Transmissionswert in einem Bereich von 0,9 bis 1 auf. Dies hat den Effekt, dass Licht, insbesondere Sonnenlicht, vor einem Auftreffen auf die Solarzellen die Beschichtung nahezu vollständig durchdringt und die im Licht enthaltende Energie nicht durch Absorption in der Beschichtung oder Reflexion an der Beschichtung maßgeblich gemindert wird. Eine solche Solarzelle, insbesondere eine Solaranlage, kann Teil des Systems sein. Insbesondere bei der Verwendung des Systems in einer Solaranlage kann das Isolationselement ebenfalls transparent sein, so dass Licht das Isolationselement nahezu vollständig durchdringen kann.
In einer weiteren Ausführungsform ist die Salzschmelze eine aprotische ionische Flüssigkeit. Eine aprotische ionische Flüssigkeit ist beispielsweise 1-Butyl-1-methyl- pyrrolidiniumdicyanamid, auch als BMP DCA bezeichnet. Aprotische ionische Flüssigkeiten können keine Wasserstoffanionen und/oder Wasserstoffkationen bilden. Dies hat zu Vorteil, dass in der aprotischen ionischen Flüssigkeit keine Wasserstoff- Bindungen entstehen können, welche die elektrische Leitfähigkeit der Salzschmelze verringern würden. Somit können aprotische Flüssigkeiten, z.B. gegenüber protischen ionischen Flüssigkeiten, eine erhöhte elektrische Leitfähigkeit aufweisen. Ferner weisen aprotische ionische Flüssigkeiten, z.B. gegenüber protischen ionischen Flüssigkeiten, einen niedrigeren Dampfdruck auf. Dies macht die aprotische ionische Flüssigkeit für die Verwendung im Hochvakuum, insbesondere Ultrahochvakuum, vorzugsweise im Weltall, besonders geeignet. Aprotische ionische Flüssigkeiten wie BMP DCA zeichnen sich außerdem noch dadurch aus, dass sie thermisch und elektrochemisch besonders stabil, insbesondere gegenüber protischen ionischen Flüssigkeiten, sind.
In einer besonders bevorzugten Ausführungsform ist die Salzschmelze 1-Butyl-1-methyl- pyrrolidiniumdicyanamid. Insbesondere kann eine so gebildete Beschichtung eine Schichtdicke von weniger als einem Mikrometer aufweausisen. Vorzugsweise ist eine so ausgebildete Beschichtung transparent mit einem Transmissionsgrad zwischen 0,9 und 1. BMP DCA zeichnet sich durch vorteilhafte Eigenschaften wie beispielsweise eine gegenüber anderen Salzschmelzen besonders hohe Resilienz gegen chemische oder elektrochemische Oxidations- und Reduktionsprozesse aus. Zudem ist BMP DCA schwer brennbar. Zusammenfassend hat sich BMP DCA in Versuchen als besonders geeignete Salzschmelze erwiesen.
In einer weiteren Ausführungsform weist die Beschichtung eine Schichtdicke in einem Wertebereich von 10 Nanometern bis 100 Nanometern auf. Vorzugsweise wird die Schichtdicke entlang einer Geraden bemessen, die normal zur Oberfläche des Isolationselements orientiert ist. Die Schichtdicke kann der Wert des Abstands zwischen einem Punkt der Oberfläche des Isolationselements und einem Punkt an einer Außenseite der Beschichtung sein, wobei die Punkte Schnittpunkte der Geraden mit jeweils der Oberfläche bzw. der Außenseite sind. Der Wert der Schichtdicke wird vorzugsweise als Mittelwert mehrerer Schichtmessungen bestimmt. Der Wert der Schichtdicke kann beispielsweise mit Hilfe einer reflektometrischen oder ellipsometrischen Schichtmessung bestimmt werden. Die Schichtdicken aus dem angegebenen Wertbereich haben sich in Versuchen als besonders vorteilhaft für das Erzielen der zuvor genannten technischen Effekte erwiesen. Durch eine Schichtdicke mit einem Wert aus dem angegebenen Wertebereich kann zudem ein besonders geringes Gewicht des Systems erreicht werden, was besonders vorteilhaft für die Verwendung des Systems in weltraumgestützten Solaranlagen bzw. Satelliten ist sowie die Materialkosten entsprechend begrenzt.
In einer weiteren Ausführungsform weist die Beschichtung eine Permittivitätszahl mit einem Wert in einem Bereich von 1 bis 30 auf, besonders vorzugsweise 10 bis 30, äußerst vorzugsweise 20 bis 30. Mit anderen Worten, die Beschichtung ist dielektrisch. Ein externes elektrisches Feld, welches, z.B. ausgehend von externen Ladungsträger, auf das System, insbesondere die Beschichtung, wirkt, wird durch eine Polarisation der dielektrischen Beschichtung abgeschwächt. Hierzu verschieben sich z.B. die Anionen und Kationen relativ zueinander in Folge eines solchen elektrischen Feldes. Die Permittivitätszahl ist ein Maß für die elektrische Polarisierbarkeit der Beschichtung, wobei gilt, je höher die Permittivitätszahl desto besser ist die Beschichtung zur Kompensation bzw. Abschwächung eines externen elektrischen Feldes geeignet. Mit Hilfe einer solchen Beschichtung wird die Gefahr eines elektrischen Durchschlags also weiter verringert. Die Polarisation der Beschichtung kann sich in einen temperaturunabhängigen Verschiebungsanteil der Anionen und/oder Kationen, z.B. in Folge eines äußeren elektrischen Felds, und einen temperaturabhängigen Orientierungsanteil der Anionen und/oder Kationen, z.B. in Folge permanenter elektrischer Dipole der Anionen und/oder Kationen, unterteilen. Über die, insbesondere makroskopisch messbare, Permittivitätszahl kann also auf die, insbesondere mikroskopische molekulare, elektrische Polarisation der Anionen und/oder Kationen geschlossen werden, z.B. mittels der Debye-Gleichung oder der Clausius-Mossotti-Gleichung, wobei zur Auswertung der Gleichungen und Bestimmung des Verschiebungs- und/oder Orientierungsanteils eine molare Masse, ein permanentes Dipolmoment, sowie eine Dichte der Beschichtung, insbesondere der Salzschmelze bzw. der Anionen und/oder der Kationen, vorbestimmt sein können.
In einer weiteren Ausführungsform ist die Beschichtung in einem Umgebungsdruckbereich von 10 Nanopascal bis 5000 Hektopascal flüssig. Vorzugsweise ist die Beschichtung in allen Wertekombinationen des genannten Umgebungsdruckbereichs und der zuvor genannten Temperaturbereiche flüssig. Besonders vorzugsweise ist ein Dampfdruck der Beschichtung, insbesondere der Salzschmelze, insbesondere bei einem oder allen Temperaturwerten der genannten Temperaturbereiche, geringer als 10 Picopascal. Der physikalische Hintergrund entspricht dem zum Temperaturbereich Offenbarten. Dies hat den technischen Effekt, dass die Beschichtung im Hochvakuum, Ultrahochvakuum, insbesondere im Weltall, als auch bei Umgebungsdruck auf der Erde verwendet werden kann ohne zu verdampfen oder zu kristallisieren. Dies ist insbesondere für die Verwendung des Systems in weltraumgestützten Solaranlagen bzw. Satelliten vorteilhaft.
In einer weiteren Ausführungsform weist die Beschichtung eine elektrische Leitfähigkeit mit einem Wert auf, der größer oder gleich 0,05 S/m ist. Vorzugsweise weist die Beschichtung eine elektrische Leitfähigkeit mit einem Wert aus einem Wertebereich von 0,05 S/m bis 3 S/m auf, besonders vorzugsweise aus einem Wertebereich von 1 S/m bis 3 S/m. Der elektrische Widerstand bzw. der elektrische Leitwert der Beschichtung ist vorzugsweise richtungsunabhängig, also isotrop, sodass die Leitfähigkeit bzw. der spezifische Widerstand als skalarer Wert angegeben werden kann. Vorzugsweise weist die Beschichtung in zumindest einer Raumrichtung eine elektrische Leitfähigkeit mit einem Wert von größer/gleich 0,05 S/m auf bzw. einen spezifischen Widerstand mit einem entsprechenden Kehrwert. Vorzugsweise orientiert sich die Raumrichtung normal oder parallel zur Oberfläche des Isolationselements, insbesondere entlang der Geraden, die zur Bestimmung der Schichtdicke der Beschichtung herangezogen wird. In Versuchen hat sich gezeigt, dass die Beschichtung mit einer elektrischen Leitfähigkeit von größer/gleich 0,05 S/m für das Erzielen der in dieser Offenbarung genannten Effekte besonders vorteilhaft ist.
In einer weiteren Ausführungsform umfasst das System ferner mindestens eine Schnittstelle zum Potentialausgleich zwischen einem Punkt der Beschichtung und einem Punkt niedrigeren Potentials. Bei der Schnittstelle zum Potentialausgleich kann es sich um einen elektrischen Leiter, z.B. einen Draht, zwischen einem Punkt der Beschichtung und einem Punkt niedrigeren Potentials handeln. Der Punkt der Beschichtung kann z.B. ein Punkt an der Außenseite der Beschichtung sein. Der Punkt niedrigeren Potentials kann z.B. ein Punkt des Bezugspotentials sein, auf welches sich die auszugleichende Potentialdifferenz bezieht. Der Punkt des niedrigeren Potentials kann z.B. auf oder in einem Massekörper angeordnet sein. Ein solcher Massekörper kann z.B. ein Grundkörper, insbesondere metallisches Gehäuse, eines Satelliten sein. Der Massekörper, insbesondere der Satellit, können Teil des Systems sein. Die Schnittstelle verbindet also einen Punkt der Beschichtung mit dem Punkt niedrigeren Potentials elektrisch. Dies hat den technischen Effekt, dass Ladungsträger, insbesondere Elektronen, die auf die Beschichtung treffen, über die Schnittstelle aus der Beschichtung abgeleitet werden können. So können gefährliche Potentialdifferenzen ausgeglichen werden bzw. entstehen überhaupt nicht. Dies verringert in vorteilhafter Weise die Gefahr eines elektrischen Durchschlags.
Weiter vorgeschlagen wird ein Herstellungsverfahren für ein System, wobei das System mindestens ein Isolationselement mit einer Oberfläche aufweist, wobei das Herstellungsverfahren die Schritte umfasst:
- Aufbringen einer Salzschmelze in zumindest einem Teilbereich des Bereichs der Oberfläche,
- Verteilen der Salzschmelze in dem Bereich, so dass die Salzschmelze den Bereich beschichtet.
Mittels des vorgeschlagenen Herstellungsverfahrens kann ein System hergestellt werden, welches einen oder alle der in dieser Offenbarung genannten technischen Effekte erzielen kann.
Das Aufbringen kann z.B. mittels einer Pipette erfolgen. Der Teilbereich des Bereichs umfasst insbesondere einen Mittelpunkt des Bereichs. Durch Aufbringen der Salzschmelze in der Nähe des Mittelpunkts lässt sich die Salzschmelze besonders gleichmäßig in dem mindestens einen Bereich verteilen.
Das Verteilen der Salzschmelze umfasst vorzugsweise, dass überschüssige Salzschmelze von der Oberfläche, insbesondere aus dem zu beschichtenden Bereich, entfernt wird, beispielsweise mittels eines Laborwischtuchs, um z.B. überschüssige Tröpfchen der Salzschmelze zu entfernen. So kann sichergestellt werden, dass die Lichtbrechung an der Beschichtung durch z.B. Tröpfchen nicht negativ beeinflusst wird. Ferner kann durch das Entfernen sichergestellt werden, dass sich z.B. beim Startvorgang eines Satelliten ins All keine Tröpfchen von der Oberfläche lösen und dann an anderer Stelle unvorhergesehene Effekte an insbesondere andere elektrische oder elektronische Komponenten hervorrufen.
In Versuchen hat sich gezeigt, dass das zuvor erläuterte BMP DCA eine besonders geeignete Salzschmelze ist, da es eine Viskosität aufweist, die das Verteilen erleichtert. Insbesondere kann der Schritt des Verteilens umfassen, dass solange überschüssige Salzschmelze entfernt wird, bis eine gewünschte Schichtdicke erreicht ist. Die überschüssige Salzschmelze wird z.B. mittels eines Laborwischtuchs entfernt. Dies hat zum Vorteil, dass eine gewünschte, insbesondere gleichmäßige, Schichtdicke der Beschichtung erzielt werden kann.
Vorzugsweise umfass das Herstellungsverfahren ferner den Schritt:
Behandeln mindestens eines Bereichs der Oberfläche des mindestens einen Isolationselements mit Ozon,
Vorzugsweise ist der Schritt des Behandelns dem Schritt des Aufbringens und Verteilens vorangestellt. Das Behandeln des mindestens einen Bereichs der Oberfläche umfasst, dass der Bereich zumindest teilweise von Ozonmolekülen umgeben ist. Ozon zersetzt, insbesondere organische, Stoffe bzw. Verunreinigungen und reinigt so den Bereich. Insbesondere erhöht die Behandlung mit Ozon die Hydrophilizität der Oberfläche, d.h. die Fähigkeit der Salzschmelze zur Tröpfchenbildung auf der Oberfläche wird durch Senkung der Grenzflächenenergie herabgesetzt. So kann besonders vorteilhaft eine gleichmäßige Beschichtung hergestellt werden. Dies vereinfacht das Herstellungsverfahren.
Vorzugsweise wird das Ozon mittels ultraviolettem Licht, also mittels Licht mit Wellenlängen in einem Bereich von 100 Nanometern bis 380 Nanometern, insbesondere aus Sauerstoff, hergestellt, wobei der Sauerstoff z.B. Teil einer Umgebungsluft sein kann. Dies hat den Vorteil, dass das Ozon in unmittelbarer Nähe zum Bereich und kostengünstig erzeugt werden kann.
Alternativ oder kumulativ bietet sich zum, insbesondere den anderen Schritten vorangestellten, Reinigen der Oberfläche auch z.B. ein chemisches Reinigen mittels ROA Reinigung an.
Die Erfindung wird anhand von Ausführungsbeispielen näher erläutert. Die Figuren zeigen:
Fig. 1 eine schematische Darstellung einer Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Systems, und
Fig. 2 ein schematisches Flussdiagramm einer Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Herstellungsverfahrens. Nachfolgend bezeichnen gleiche Bezugszeichen Elemente mit gleichen oder ähnlichen technischen Merkmalen.
Fig. 1 zeigt eine schematische Darstellung einer Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Systems 10, welches zur Verwendung an einem weltraumgestützten Satelliten geeignet ist. Das System 10 umfasst ein als Glasplatte ausgebildetes, transparentes Isolationselement 1 sowie eine Beschichtung 4. Die Beschichtung 4 weist eine elektrisch leitfähige, flüssige Salzschmelze, z.B. 1-Butyl-1-methyl- pyrrolidiniumdicyanamid, auf.
Ein Innenvolumen 11 des Isolationselements 1 wird durch eine Oberfläche 2 begrenzt. Insbesondere begrenzt die Oberfläche 2 das Innenvolumen 11 gegenüber einer Umgebung 100 des Systems 10. Die Oberfläche 2 des Isolationselements 1 setzt sich zumindest aus einer Oberseite 12, einer Unterseite 13 und Seitenflächen 14 zusammen, wobei die Oberseite 12 der Unterseite 12 gegenüberliegt und die Ober- und Unterseite 12, 13 über die Seitenflächen 14 eine geschlossene Oberfläche 2 bilden. Die Oberseite 12 bildet den Bereich 3 der Oberfläche 2, welcher mit der Beschichtung 4 beschichtet ist.
Normal zur Oberseite 12 ist eine Hochachse Y eines systemfesten, kartesischen Koordinatensystems orientiert. Eine Längsachse X ist parallel zur Oberseite 12 orientiert. Eine Schichtdicke 5 der Beschichtung 4 wird entlang einer Geraden, die parallel zu der Hochachse Y zwischen einem Punkt des Bereichs 3 der Oberfläche 2 und einem Punkt einer Außenseite 15 der Beschichtung 4 bemessen, wobei die Punkte auf der beschriebenen Geraden liegen. In der in Fig. 1 gezeigten Ausführungsform beträgt die Schichtdicke 5 z.B. 30 Nanometer.
Weiter umfasst das System 10 zumindest eine Solarzelle 20, die an die Unterseite 13 des Isolationselements 1 angrenzt und eine Spannungsversorgung zum elektrischen Betrieb eines Satelliten ermöglicht, wenn z.B. Sonnenlicht, insbesondere sichtbares Sonnenlicht, auf die Solarzelle trifft.
Eine Einstrahlrichtung der Sonne ist durch sieben parallele Pfeile dargestellt. Die Einstrahlrichtung ist entgegen der positiven Richtung der Hochachse Y orientiert. Weiter ist in der in Fig. 1 gezeigten Ausführungsform dargestellt, dass Ladungsträger aus der Umgebung 100, insbesondere Elektronen, als Folge eines Sonnenwinds auf die Beschichtung treffen. Hierdurch kann es - wie eingehend erläutert zu einem lokalen Elektronenüberschuss und/oder zu einem lokalen Elektronenmangel kommen. In der gezeigten Ausführungsform ist ein lokaler Elektronenüberschuss durch ein Kreissymbol mit einem Minuszeichen dargestellt und ein lokaler Elektronenmangel ist durch ein Kreissymbol mit einem Pluszeichen dargestellt.
In Fig. 1 ist beispielshaft ein lokaler Elektronenüberschuss an der Außenseite 15 der Beschichtung 4 dargestellt. Dieser lokale Elektronenüberschuss wird mittels der in der Salzschmelze enthaltenden Anionen und Kationen kompensiert, bzw. das durch den Elektronenüberschuss entstandene elektrische Feld kann mittels der Anionen und Kationen kompensiert werden.
Dies ist genauer einem vergrößerten Bildausschnitt 30 dargestellt. Dort sind Moleküle, insbesondere die Anionen und Kationen, der Salzschmelze erkennbar. Die Anionen NNN sind durch ein Minussymbol und die Kationen N sind durch ein Plussymbol gekennzeichnet. In Folge des lokalen Elektronenüberschusses richten sich die Moleküle entlang der Feldlinien des zu kompensierenden elektrischen Feldes aus. Insbesondere bewegen sich die Anionen NNN von der Außenseite 15 der Beschichtung 4, also vom lokalen Elektronenüberschuss, weg und die Kationen N bewegen sich auf die Außenseite 15 zu. So kann eine Potentialdifferenz zwischen der Außenseite 15 und z.B. dem Bereich 3 der Oberfläche 2 des Isolationselements 1 ausgeglichen werden.
Hierzu kann z.B. eine als Draht ausgebildete Schnittstelle 6 einen Punkt 7 der Beschichtung 4 mit einem Punkt 50 niedrigeren Potentials elektrisch verbinden. Der Punkt 50 niedrigeren Potentials kann z.B. ein Massekörper eines Satelliten sein, der über die Solarzellen 20 mit Strom versorgt wird.
Ferner kann der lokale Elektronenüberschusses auch (zumindest) zum Teil durch eine (molekulare) Polarisation der Beschichtung 4 bzw. der Kationen N und/oder Anionen NNN kompensiert werden. Eine Potentialdifferenz muss also nicht zwingend über die Schnittstelle 6 ausgeglichen werden.
Fig. 2 zeigt ein schematisches Flussdiagramm einer Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Herstellungsverfahrens für eine bevorzugte Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Systems 10. Das Herstellungsverfahren umfasst zumindest die folgenden drei Schritte S1, S2, S3.
In einem ersten Schritt S1 wird mindestens ein Bereich 3 der Oberfläche 2 mindestens eines Isolationselements 1 mit Ozon behandelt. Hierzu wird das Isolationselement 1 in Umgebungsluft angeordnet und der Bereich 3 mit ultraviolettem Licht bestrahlt. Hierdurch bildet sich Ozon, welches die Fähigkeit zur Tröpfchenbildung auf der Oberfläche herabsetzt, zusätzlich Verunreinigungen zersetzt und so den Bereich für das Aufbringen einer Salzschmelze vorbereitet.
In einem weiteren Schritt S2 wird z.B. mittels einer Pipette die Salzschmelze, z.B. BMP DCA, in zumindest einem Teilbereich des Bereichs 3 der Oberfläche 2 aufgebracht. Dieser Teilbereich ist mittig, also um einen Mittelpunkt, in dem Bereich 3 angeordnet. Die mittels der Pipette aufgebachte Salzschmelze lässt sich von dem Teilbereich ausgehend leicht gleichmäßig im Bereich 3 verteilen.
In einem weiteren Schritt S3 wird die Salzschmelze in dem Bereich 3 verteilt. Das Verteilen der Salzschmelze kann z.B. mittels eines Laborwischtuchs erfolgen. Zum Abschluss des Herstellungsverfahrens wird überschüssige Salzschmelze mit z.B. einem Laborwischtuch entfernt. So kann die zuvor erläuterte Schickdicke 5 erreicht werden.
So wird das Isolationselement 1 also zumindest in dem Bereich 3 mit einer Beschichtung 4 beschichtet. Somit wird mittels des Herstellungsverfahrens ein erfindungsgemäßes System 10 hergestellt.
Bezugszeichenliste
1 Isolationselement
2 Oberfläche
3 Bereich
4 Beschichtung
5 Schichtdicke
6 Schnittstelle
7 Punkt der Beschichtung
10 System
20 Solarzelle
30 vergrößerter Bildausschnitt
50 Punkt niedrigeren Potentials
100 Umgebung
NNN Anion
N Kation
51 erster Schritt
52 weiterer Schritt
53 weiterer Schritt
X Längsachse
Y Hochachse

Claims

Patentansprüche System (10), wobei das System (10) mindestens ein Isolationselement (1) mit einer Oberfläche (2) aufweist, wobei mindestens ein Bereich (3) der Oberfläche (2) des Isolationselements (1) zumindest teilweise mit einer Beschichtung (4) beschichtet ist, wobei die Beschichtung (4) eine elektrisch leitfähige Salzschmelze aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass die Beschichtung (4) in einem Temperaturbereich von -150 °C bis +350 °C flüssig ist. System (10) nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass die Beschichtung (4) transparent ist. System (10) nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Salzschmelze eine aprotische ionische Flüssigkeit ist. System (10) nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Beschichtung (4) eine Schichtdicke (5) in einem Wertebereich von 10 Nanometern bis 100 Nanometern aufweist. System (10) nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Beschichtung (4) eine Permittivitätszahl mit einem Wert in einem Bereich von 1 bis 30 aufweist. System (10) nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Beschichtung (4) in einem Umgebungsdruckbereich von 10 Nanopascal bis 5000 Hektopascal flüssig ist. System (10) nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Beschichtung (4) eine elektrische Leitfähigkeit mit einem Wert aufweist, der größer oder gleich 0,05 S/m ist. System (10) nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das System (10) ferner mindestens eine Schnittstelle (6) zum Potentialausgleich zwischen einem Punkt (7) der Beschichtung (4) und einem Punkt (50) niedrigeren Potentials umfasst. Herstellungsverfahren für ein System (10), wobei das System (10) mindestens ein Isolationselement (1) mit einer Oberfläche (2) aufweist, wobei das Herstellungsverfahren die Schritte umfasst:
- Aufbringen (S2) einer Salzschmelze in zumindest einem Teilbereich des Bereichs (3) der Oberfläche (2),
- Verteilen (S3) der Salzschmelze in dem Bereich (3), so dass die Salzschmelze den Bereich (3) beschichtet, wobei eine derart gebildete Beschichtung (4) in einem Temperaturbereich von -150 °C bis +350 °C flüssig ist.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2010153295A (ja) * 2008-12-26 2010-07-08 Fujikura Ltd 電極用基板及びこれを用いた光電変換装置
SG184829A1 (en) * 2010-04-27 2012-11-29 Univ Florida Electronic gate enhancement of schottky junction solar cells
KR101942025B1 (ko) * 2010-08-20 2019-01-24 로디아 오퍼레이션스 전기적 전도성 중합체를 포함하는 막
US20160072096A1 (en) * 2013-04-30 2016-03-10 Konica Minolta, Inc. Sealing film, method for producing same and functional element sealed by sealing film

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