DE1097573B - Selenhalbleiteranordnung und Verfahren zu ihrer Herstellung - Google Patents
Selenhalbleiteranordnung und Verfahren zu ihrer HerstellungInfo
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Description
DEUTSCHES
Die Erfindung betrifft Selenhalbleiteranordnungen, insbesondere solche mit gleichrichtenden Eigenschaften
wie Selentrockengleichrichter und lichtempfindliche Selenzellen sowie Verfahren zur Herstellung solcher
Anordnungen.
Selenhalbleiteranordnungen enthalten üblicherweise eine Basiselektrode, eine Selenschicht, eine Sperrschicht
und eine Deckelektrode, welche zweckmäßigerweise Cadmium enthält, jedoch auch aus einem
anderen geeigneten Metall bestehen kann, beispielsweise, insbesondere bei Fotoelementen, aus Gold oder
Platin.
Üblicherweise wird eine Selenhalbleiteranordnung in der Weise hergestellt, daß auf die Basiselektrode,
die aus nickelplattiertem Aluminium oder einem anderen leitenden Material besteht, welches nicht in unerwünschter
Weise mit Selen reagiert, amorphes Selen z. B. durch Aufschmelzen aufgebracht und durch Temperung
in die kristalline Form übergeführt wird.
Die frei liegende Oberfläche der Selenschicht wird dann so behandelt oder beschichtet, daß vor der Anbringung
der Gegenelektrode eine Sperrschicht gebildet wird. Das geschieht gewöhnlich dadurch, daß ein Material,
welches mit dem Selen eine Sperrschicht bildet, z. B. Schwefel oder Cadmiumsulfid, aufgedampft oder
in anderer Weise in die Selenschicht hineingebracht wird. Auf diese Sperrschicht wird dann eine Deckoder
Gegenelektrode aufgebracht. Basiselektrode und Deckelektrode werden dann mit Anschlüssen versehen.
Die fertige Zelle wird vor Inbetriebnahme noch elektrisch formiert, um die Gleichrichtung zu verbessern.
Die wichtigsten Eigenschaften einer solchen Selenzelle sind der Widerstand in Sperrichtung, der Widerstand
in Durchlaßrichtung, die Alterungsbeständigkeit und das Verhalten bei höheren Umgebungstemperaturen.
Es hat sich gezeigt, daß eine Selenzelle mit einer Sperrschicht aus Cadmiumsulfoselenid in allen wesentlichen
Eigenschaften denen bisher bekannter Art überlegen ist. Insbesondere ist der Widerstand in Sperrrichtung
höher, die Alterungsbeständigkeit wesentlich verbessert und der Einfluß erhöhter Umgebungstemperaturen
stark verringert. Bei der Selenhalbleiteranordnung nach der Erfindung besteht daher die Sperrschicht
aus Cadmiumsulfoselenid, die auf die Oberfläche der vorzugsweise kristallinen Selenschicht der
Selenzelle vor Aufbringung der Deck- bzw. Gegenelektrode aufgebracht ist.
Weitere Einzelheiten der Selenhalbleiteranordnung nach der Erfindung ergeben sich aus der folgenden Beschreibung
eines in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiels. In der Darstellung der Zeichnung
sind die Einzelheiten nicht maßstäblich, sondern mit bewußter Übertreibung wiedergegeben.
Selenhalbleiteranordnung und Verfahren zu ihrer Herstellung
Anmelder:
Vickers Incorporated,
Detroit, Mich. (V. St. A.)
Detroit, Mich. (V. St. A.)
Vertreter: Dipl.-Ing. H. Fecht, Patentanwalt,
Wiesbaden, Hohenlohestr. 21
Wiesbaden, Hohenlohestr. 21
Beanspruchte Priorität:
V. St. v. Amerika vom 8. Juli 1954
V. St. v. Amerika vom 8. Juli 1954
a5 Die Basiselektrode 1 kann aus irgendeinem elektrischen
Leiter bestehen, welcher sich nach der praktischen Erfahrung für Selenzellen eignet, z. B. Nickel,
Stahl, Aluminium, Nickelstahl, Nickel-Aluminium.
Die Selenschicht 2 wird auf der Platte 1 nach irgendeiner geeigneten Methode, z. B. wie folgt, aufgebracht:
Die Selenschicht 2 wird auf der Platte 1 nach irgendeiner geeigneten Methode, z. B. wie folgt, aufgebracht:
Eine Schicht aus pulverförmigem, amorphem Selen wird auf die Basiselektrode aufgetragen und einer
Hitze- und Druckbehandlung ausgesetzt, während der das Selen erweicht, ein glattes Aussehen erhält und
teilweise kristallisiert. Das Selen wird dann vollständig in die kristalline Form durch eine geeignete
Wärmebehandlung übergeführt.
Nachdem das Selen in seine kristalline Form übergeführt ist, wird dieSchicht3 aus Cadmiumsulfoselenid
auf die freie Oberfläche des Selens aufgetragen; das geschieht zweckmäßig durch Sublimation in einem
Hochvakuum. Eine solche Sublimation kann in einer evakuierten Umhüllung erfolgen, in welcher die mit
kristallinem Selen beschichtete Basis angeordnet ist, indem man Cadmiumsulfoselenidpulver oder -kügelchen
in Form von Fäden oder Häufchen in der Umhüllung unterbringt und erhitzt. Die Fäden können
indirekt erhitzt werden; es ist aber auch die direkte Erhitzung durch elektrischen Strom möglich. DieRestatmosphäre
bei der Sublimation des Cadmiumsulfoselenids kann aus Luft oder einem inerten Gas
bestehen. Mit Luft als Restatmosphäre sind sehr gute Ergebnisse erzielt worden.
009 699/403
Wenn auch die Sublimation bei hoher Temperatur erfolgen kann, werden besonders gute Ergebnisse bei
Sublimation des Cadmiumsulfoselenids bei einem Druck unterhalb von 11 Mikron Quecksilber erzielt.
Besonders vorteilhaft ist die Sublimation von Cadmiumsulfoselenid bei Drücken im Bereich von etwa
0,1 bis etwa 10 Mikron Quecksilber. Die Temperatur ist nicht kritisch, sie soll zweckmäßig so gewählt werden,
daß die Sublimation bei dem angewandten Druck mit einer hohen Geschwindigkeit vor sich geht. Dies
ist bei Temperaturen von etwa 1000 bis etwa 1200° C und den angegebenen niedrigen Drücken der Fall. Die
Dicke der Sperrschicht soll vorteilhaft etwa 0,00001 bis 0,001 cm betragen.
Die übrigen Vorgänge zur Fertigstellung der Zelle sind wie üblich; dazu gehört die Anbringung einer geeigneten
Gegenelektrode 4 und die daran anschließende elektrische Formierung. Für die Gegenelektrode sind
zahlreiche Metalle verfügbar. Davon hat sich eine Legierung aus 30% Zinn und 70% Cadmium, die in
üblicher Weise im Sprühverfahren aufgetragen wird, als besonders geeignet erwiesen, und zwar insbesondere
in Verbindung mit der Cadmiumsulfoselenidschicht.
Cadmiumsulfoselenide sind chemische Verbindungen, welche Cadmium, Schwefel und Selen in verschiedenem
molekularem Verhältnis enthalten und welche auf vielseitige bekannte Weise hergestellt werden
können.
Praktisch werden Cadmiumsulfoselenide als Sperrschichten bevorzugt, welche nach der chemischen Analyse
66 bis 73 Gewichtsprozent Cadmium, 10 bis 16% Schwefel und 24 bis 11% Selen enthalten. Besonders
gute Zellen haben sich unter Anwendung von Cadmiumsulfoseleniden ergeben, deren Zusammensetzungen
etwa innerhalb folgender Grenzen liegen: Cadmium 68 bis 71%, Schwefel 11 bis 15% und Selen 21
bis 14%.
In einer speziellen Ausführung wurden Zellen mit einer Basisplatte 1 aus Nickel-Aluminium hergestellt;
das kristalline Selen wurde auf den Platten wie bekannt gebildet. Cadmiumsulfoselenid, welches aus
68,46% Cadmium, 11,38% Schwefel und 20,16% Selen oder 70,44% Cadmium, 14,2% Schwefel und
15,36% Selen bestand, wurde auf das Selen bei einem Druck von weniger als 11 Mikron Quecksilber aufgedampft.
Die Aufdampfung des Cadmiumsulfoselenids erfolgte bei einer Temperatur im Bereich von etwa
1000 bis etwa 1200° C. Die aus einer Legierung von 30% Zinn und 70% Cadmium hergestellten Gegenelektroden
wurden auf die Zellen aufgesprüht.
Durch die Verwendung von Cadmiumsulfoselenid als Sperrschicht wurde erreicht, daß 90% der Zellen
eine Sperrspannung zwischen 35 und 5OVoIt Effektivwert besaßen. Darüber hinaus war die Alterungsge-
schwindigkeit dieser durch hohe Spannung ausgezeichneten Zellen sehr niedrig und bei 35 und 75° C Umgebungstemperatur
nahezu gleich.
Claims (9)
1. Selenhalbleiteranordnung mit einer Basiselektrode, einer Selenhalbleiterschicht, einer Sperrschicht
und einer Deck- bzw. Gegenelektrode, dadurch gekennzeichnet, daß die Sperrschicht aus Cadmiumsulfoselenid
besteht.
2. Verfahren zur Herstellung einer Selenhalbleiteranordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,
daß die Oberfläche der vorzugsweisen kristallinen Selenschicht vor Aufbringung der
Deck- bzw. Gegenelektrode mit Cadmiumsulfoselenid beschichtet wird.
3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß eine Cadmiumsulfoselenidschicht aus
etwa 66 bis 73% Cadmium, 10 bis 16% Schwefel und 24 bis 11% Selen verwendet wird.
4. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß eine Cadmiumsulfoselenidschicht aus
etwa 68 bis 71% Cadmium, 11 bis 15% Schwefel und 21 bis 14% Selen verwendet wird.
5. Verfahren nach einem der Ansprüche 2 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Cadmiumsulfoselenidschicht
durch Verdampfung auf der Selenschicht gewonnen wird.
6. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß Cadmiumsulfoselenid in der Zusammensetzung
66 bis 73% Cadmium, 10 bis 16% Schwefel und 24 bis 11 %■ Selen verdampft und der
Dampf auf der Selenschicht kondensiert wird.
7. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß Cadmiumsulfoselenid in der Zusammensetzung
68 bis 71% Cadmium, 11 bis 15%
, Schwefel und 21 bis 14% Selen verdampft und der Dampf auf der Selenschicht kondensiert wird.
8. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß Cadmiumsulfoselenid in der Zusammensetzung
66 bis 73% Cadmium, 10 bis 16% Schwefel und 24 bis 11% Selen auf die Selenschicht
aufgedampft wird.
9. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß Cadmiumsulfoselenid in der Zusammensetzung
68 bis 71% Cadmium, 11 bis 15% Schwefel und 21 bis 14% Selen auf die Selenschicht
aufgedampft wird.
In Betracht gezogene Druckschriften:
Deutsche Patentschriften Nr. 884 847, 927 404;
USA.-Patentschrift Nr. 2498240;
»Der Radiomarkt«, Beilage der »Elektrotechnik«, 9. Februar 1951.
Deutsche Patentschriften Nr. 884 847, 927 404;
USA.-Patentschrift Nr. 2498240;
»Der Radiomarkt«, Beilage der »Elektrotechnik«, 9. Februar 1951.
Hierzu 1 Blatt Zeichnungen
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US442128A US2853663A (en) | 1954-07-08 | 1954-07-08 | Power transmission |
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DE1097573B true DE1097573B (de) | 1961-01-19 |
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