DE2319643B2 - Verfahren zur herstellung einer sperrschichtphotozelle - Google Patents
Verfahren zur herstellung einer sperrschichtphotozelleInfo
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Description
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung
einer Sperrschichtphotozelle, bei dem auf eine CdS-Schicht eine Cu2S-Schicht aufgebracht und auf
diese eine Gitterelektrode aufgeklebt wird, wobei beim Aufkleben eine Oxydation der Cu2S-Schicht auftritt
Ein Herstellungsverfahren dieser Art bildet den Gegenstand der französischen Patentschrift 15 62 163.
Eine nach dem bekannten Verfahren hergestellte Sperrschichtphotozelle besteht aus mehreren Einzelschichten,
nämlich einer Silberschicht als erster Elektrode, einer Zinkschicht die den ohmschen
Kontaktwiderstand zwischen der Silberelektrode und einer sich anschließenden CdS-Schicht verringert einer
auf die CdS-Schicht aufgebrachten Cu2S-Schicht wobei die CdS-Schicht und die Cu2S-Schicht die beiden aktiven
Schichten der Sperrschichtphotozelle bilden, einer zweiten Elektrode in Form eines die empfindliche
Oberfläche der Sperrschichtphotozelle netzartig überziehenden Gitters und einer Schutzschicht, welche die
Oberfläche der Sperrschichtphotozelle gegen äußere Einwirkungen schützt.
Nach dem aus Her französischen Patentschrift bekannten Verfahren wird die Cu2S-Schicht auf die
CdS-Schicht dadurch aufgebracht, daß man die bis zur CdS-Schicht fertiggestellte Photozelle in eine Kupferionen
enthaltende Lösung eintaucht.
Ähnliche Verfahren zur Herstellung von Sperrschichtphotozellen sind ferner in einem Artikel von
Shirland, Hietanen und Bower beschrieben,
der am 30. 12. 1966 unter dem Titel »Study of thin film large area photovoltaic solar energy converter« von der
NASA (N 67-18632) herausgegeben wurde. Die Cu2S-Schicht wird hiernach nicht durch Ionenwanderung
hergestellt sondern in Form einer Folie aufgebracht.
Ungeachtet des Herstellungsverfahrens besteht bei Sperrschichtphotozellen stets das Problem, daß beim
Aufkleben der Gitterelektrode die darunterliegende Cu2S-Schicht an ihrer Oberfläche oxydiert. Eine solche
Oxydation, die darauf beruht, daß das Aufkleben unter
Anwendung von Wärme in einer schwer zu kontrollierenden Atmosphäre erfolgt, hat eine beträchtliche
Verringerung des Wirkungsgrades der Sperrschichtphotozelle zur Folge.
Die oxydierte Cu2S-Schicht muß daher chemisch
reduziert werden. Die Reduktion des Oxydes, die mit sehr großer Genauigkeit durchgeführt werden muß, war
bisher sehr kompliziert und bereitete große Schwierigkeiten.
Aufgabe der Erfindung ist es daher, ein Verfahren zu schaffen, welches es gestattet die Reduktion der
Cu2S-Schicht in einfacher Weise mit sehr großer Genauigkeit durchzuführen.
Zur Lösung der Aufgabe sieht die Erfindung bei einem Verfahren der eingangs erwähnten Art vor, daß
die auf diese Weise gebildete Sperrschichtphotozelle in eine Kupferionen enthaltende Lösung eingetaucht und
aus dieser Lösung wieder herausgenommen wird, wenn der zu Beginn des Eintauchens zunächst positive
Unterschied zwischen dem Potential der Sperrschichtphotozelle und dem konstanten Potential einer ir. die
gleiche Lösung eingetauchten Bezugselektrode aus reinem Kupfer seinen niedrigsten Wen erreicht.
Dadurch, daß die Reduktion der oxydierten Cu1S-Schi:ht
durch Eintauchen in eine Kupferionen enthaltende Lösung, d. h. durch Ionenwanderung erfolgt, ist sie
sehr einfach durchzuführen. Auch der 21eitpunkt, zu dem die Photozelle wieder aus der Lösung herausgenommen
werden muß, läßt sich sehr genau bestimmen, indem man die Bezugselektrode aus reinem Kupfer und die
Elektrode der Sperrschichtphotozelle an die beiden Klemmen eines Spannungsmesser^ vorzugsweise eines
Spannungsschreibers legt und wartet, bis der Zeigerausschlag oder die aufgezeichnete Kurve den niedrigsten
Potentialunterschied wiedergeben.
Für die Durchführung des Verfahrens spielt es keine Rolle, ob die Cu2S-Schicht als solche in Form einer Folie
aufgebracht oder in einem vorangegangenen Tauchvorgang durch Ablagerung von Kupferatomen hergestellt
wurde.
Zur Erzielung optimaler Ergebnisse kann vorgesehen sein, daß die Kupferionen enthaltende Lösung auf
1 Liter Wasser 25 g CuI und 500 g KI enthält, und daß ihr ein Reduktionsmittel zugesetzt ist, wobei als
Reduktionsmittel vorzugsweise Bromhydrazin zur Verwendung kommt.
Das erfindungsgemäße Verfahren wird nachstehend unter Bezugnahme auf die Zeichnung näher beschrieben.
Es zeigt
F i g. 1 eine schematische Schnittansicht einer Vorrichtung zur Durchführung des erfindungsgemäßen
Verfahrens und
F i g. 2 ein Kurvendiagramm, welches die Veränderungen des zwischen einer Sperrschichtphotozelle und
einer aus reinem Kupfer bestehenden Bezugselektrode gemessenen Potentials wiedergibt, wobei sowohl die
Sperrschichtphotozelle als auch die Bezugselektrode in eine Kupferionen enthaltende Lösung eingetaucht sind.
In Fig. 1 ist ein Behälter 1 mit einer Kupferionen enthaltenden Lösung 2 gefüllt, in welche die in der
Herstellung begriffene Sperrschichtphotozelle 3 eingehängt ist. In diesem Herstellungsstadium umfaßt die
Sperrschichtphotozelle 3 einen Träger in Form eines Polyimidfilmes, eine Silberschicht an der ein Elektrodenanschluß
4 angebracht ist, eine Zinkschicht eine CdS-Schicht, eine Cu2S-Schicht und ein auf diese
aufgeklebtes Gitter.
Der Elektrodenanschluß 4 der Sperrschichtphotozelle 3 und der Anschluß 5 einer aus reinem Kupfer
bestehenden Bezugselektrode 6 werden an die Klemmen 7 und 8 eines Spannungsmesser 9 mit hoher
Impedanz angeschlossen. An diesem Spannungsmesser
9, bei dem es sich vorzugsweise um einen Spannungsschreiber handelt, erhält man eine Kurve 10, die etwa
die in F i g. 2 wiedergegebene Form hat
Aus der Darstellung nach Fig. 2, auf deien Ordinate
11 die positiven und negativen Spannungen angedeutet
sind, während die Abszisse 12 die Zeit wiedergibt, ist zu
erkennen, daß während eines ersten Zeitabschnittes von 0 bis ii der Potentialunterschied zwischen den Anschlüssen
4 und 5 anwächst, während er in einem zweiten Zeitabschnitt zwischen fi und & rapide abnimmt, wobei
er zum Zeitpunkt fe die Größe Null durchläuft und bis zn
dem der Zeit 6 entsprechenden Punkt A fortlaufend weiter abnimmt.
Die Sperrschichtphotozelle 3 w;rd nach dem Eintauchen
in die Kupferionen enthaltende Lösung 2 genau nach Ablauf der Zeit ft wieder herausgenommen. Zu
diesem Zeitpunkt ist die oxydierte QfeS-Schicht völlig
reduziert Wird die Sperrschichtphotozelle 3 zum Zeitpunkt υ nicht aus der Lösung 2 herausgezogen, so
folgt der Potentialunterschied zwischen den Anschlüssen 4 und 5 dem in Fig.2 gestrichelt angedeuteten
Verlauf des Endes der Kurve 10. Danach tendiert der Potentialunterschied langsam auf die Größe Null zu,
wobei sich auf der Oberfläche der Sperrschichtphotozelle 3 eine Kupferschicht ablagert
Das erfindungsgemäße Verfahren stellt eine wesentliche Verbesserung der Herstellungsverfahren für Sperrschichtphotozellen
auf der Basis von Kadmiumsulfid und Kupfersulfid dar, bei denen auf die Oi2S-Schicht
eine Gitterelektrode aufgeklebt ist
Bei Anwendung des erfindungsgemäßen Verfahrens erhält man Sperrschichtphotozellen, deren energetischer
Wirkungsgrad wesentlich größer ist als bei den in der bisher üblichen Weise hergestellten Sperrschichtphotozellen.
Hierzu 1 Blatt Zeichnungen
Claims (3)
1. Verfahren zur Herstellung einer Sperrschicht-
!»hotozelle, bei dem auf eine CdS-Schicbt eine *
GfeS-Schicht aufgebracht und auf diese eine Gitterelektrode aufgeklebt wird, wobei beim AuHcJeben
eine Oxydation der Cu^-Schicht auftritt, dadurch gekennzeichnet, daß die auf diese
Weise gebildete Sperrschichtphotozelle in eine Kupferionen enthaltende Lösung eingetaucht und
aus dieser Lösung wieder herausgenommen wird, wenn der zu Beginn des Eintauchens zunächst
positive Unterschied zwischen dem Potential der Sperrschichtphotozelle und dem konstanten Potential
einer in die gleiche Lösung eingetauchten Bezugselektrode aus reinem Kupfer seinen niedrigsten
Wert erreicht
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet daß die Kupferionen enthaltende Lösung
auf 1 Liter Wasser 25 g CuI und 500 g KI enthält und daß ihr ein Reduktionsmittel zugesetzt ist
3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet daß das Reduktionsmittel Bromhydrazin
ist
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