DE976655C

DE976655C - Verfahren zur Herstellung von Photowiderstandszellen aus Pulvern von Cadmiumsulfid, Cadmiumselenid oder Cadmiumtellurid

Info

Publication number: DE976655C
Application number: DEG10303A
Authority: DE
Inventors: Francois Gans
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1951-11-24
Filing date: 1952-11-23
Publication date: 1964-01-30

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Herstellung von photoelektrischen Zellen, genauer genommen von Photowiderstandszellen mit Cadmiumsulfid, Cadmiumselenid oder Cadmiumtellurid, d. h. also Zellen, deren elektrischer Widerstand sich ändert, wenn man Licht auf sie fallen läßt. In nachstehendem wird insbesondere der Fall der Cadmiumsulfid-Zellen behandelt werden, jedoch ist es selbstverständlich, daß dabei das Sulfid auch durch das Selenid oder das Tellurid ersetzt werden kann.

Es ist festgestellt worden, daß sich die photoelektrischen Eigenschaften des Cadmiumsulfids in besonders bemerkenswerter Weise ändern, wenn man in dessen kristallines Gefüge zweckmäßig ausgewählte Verunreinigungen — »Aktivataren« genannt — in geringer Menge einfügt. Es gibt eine ganze Menge derartiger Aktivatoren, unter welchen das Kupfer, das Silber, das Gold, das Blei, das Nickel usw. angeführt werden können.

Um Photowiderstandszellen, auch Kristall-PhotO'zellen genannt, aus aktiviertem Cadmiumsulfid herzustellen, taucht man bekanntlich einen Cadmiumsulfidkristall oder eine Trägerplatte, ζ. Β. aus Glas, auf welche eine Cadmiumsulfidschicht

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aufgedampft wurde, in ein Pulver aus einem gut homogenen Gemisch aus Cadmiumsulfid und einem oder mehreren ausgewählten Aktivatoren und erhitzt dann den das Pulver enthaltenden Behälter auf eine zweckmäßige Temperatur in der Größenordnung von 500⁰ C. Durch thermische Diffusion erhält man ein Gleichgewicht zwischen dem Aktivatorengehalt des Kristalls oder der aufgedampften Schicht einerseits und des das Pulver bildenden

ίο Gemisches andererseits.

Diese Verfahren weisen jedoch einige Mißstände auf. Die Kristalle sind verhältnismäßig mühsam herzustellen, sie kommen schwer über geringe Abmessungen, in der Größenordnung des Zentimeters, hinaus, ihre Dicke ist stets sehr gering und bleibt unter ι mm, und infolge ihrer Zerbrechlichkeit müssen sie sehr vorsichtig behandelt werden.

Die aufgedampften Schichten können eine sehr große Oberfläche einnehmen, bleiben aber immer sehr dünn; ihre Herstellung ist langwierig und daher mühsam. Überdies besitzen-die aufgedampften Schichten eine mit Lücken durchsetzte Struktur, und infolge dieser Struktur erscheint gleichzeitig mit dem unter der Einwirkung des Lichts veränderlichen Widerstand ein von der Beleuchtung unabhängiger Störwiderstand, der sich praktisch dahin auswirkt, daß die Empfindlichkeit der auf diese Weise gebildeten Photozelle vermindert wird. Ferner ist dieser Widerstand, welchen die Lücken der aufgedampften Schicht dem Stromdurchgang entgegensetzen, unregelmäßig, was sich durch ein Stör-Grundgeräusch, welches die an die Photozelle gelegten photoelektrischen Impulse überlagert, bemerkbar macht.

Diese Nachteile werden bei dem Verfahren zur Herstellung von Photowiderstandszellen aus Pulvern von Cadmiumsulfid, Cadmiumselenid oder Cadmiumtellurid mit Aktivatoren unter Anwendung einer Wärmebehandlung dadurch vermieden, daß erfindungsgemäß das Pulver bis zu einer Korngröße unter 5 μ gemahlen und bei einer Temperatur von 550 bis 6oo° C mit einem Druck von mehr als 2 t/cm² zu Tabletten gepreßt wird.

Um eine solche Photozelle herzustellen, geht man unter Bezugnahme, auf die eine Presse darstellende Zeichnung in der folgenden Weise vor:

Das Gemisch aus Cadmiumsulfid und dem bzw. den ihm einzuverleibenden Aktivator bzw. Aktivatoren wird mehrere Tage lang in Apparaten, wie

z. B. Kugelmühlen, derart homogenisiert und zu einem feinen Pulver gemahlen, daß die einzelnen Körnchen des Pulvers einen Durchmesser von unter 5 μ besitzen, wobei diese Dimension als ungefähre Größenordnung angegeben wird.

Um die Vorstellungen über die Art und das Gewichtsverhältnis der Aktivatoren näher darzulegen, sind nachstehend drei Beispiele angeführt :

Beispiel 1

Zellen mit großer Trägheit in der Größenordnung von einer Sekunde und mit großer Empfindlichkeit in der Größenordnung von 5 bis 10 Ampere je Lumen:

CdS 1000

CuS 4

CdSe 20

Te 20

Beispiel 2

Normale Zellen durchschnittlicher Leistung (Trägheit in der Größenordnung von V₁₀₀ Sekunde und Empfindlichkeit in der Größenordnung von ι Ampere je Lumen):

CdS 1000

CuS 2,5 go

NiCl₂ 5

CdSe 30

Beispiel 3 _gg

Zellen mit geringer Trägheit in der Größenordnung von Viooo Sekunde und mit durchschnittlicher Empfindlichkeit in der Größenordnung von 0,1 bis o,s Ampere je Lumen:

CdS 1000

CuS 3

NiCl₂ 25

Nach Fertigstellung des Pulvers entnimmt man ihm eine gewisse Menge in der Größenordnung von 0,1 bis ι g und bringt dieselbe in eine Presse ein, und zwar in eine Aussparung 3 derselben mit einer Oberfläche von einigen Ouadratzentimetern. Diese Presse ist in der Lage, auf das Pulver einen sehr hohen Druck von mehr als 2 t/cm² auszuüben.

Diese Presse ist ähnlich gebaut wie eine Tabletten-Komprimiermaschine und umfaßt einen Kolben i, der sich in einem Zylinder 2 bewegt, an dessen Boden die Aussparung 3 für das Pulverhäufchen angeordnet ist. Um nicht durch das zwischen den Pulverteilchen eingeschlossene Gas behindert zu werden, steht der Zylinder der Presse durch eine Rohrleitung 4 mit einer bei 5 schematisch angedeuteten Vakuumpumpe in Verbindung.

6 ist ein Heizwiderstand, mittels dessen man die Pulvertablette, während auf dieselbe ein Druck ausgeübt wird, auf eine Temperatur von 550 bis 6oo° C erhitzt.

Die Temperatur von 550 bis 6oo° C liegt unterhalb der Dissoziationstemperatur des Cadmiumsulfids, und daher ändert sich die Zusammensetzung des Pulvers nicht, ganz im Gegensatz zu gewissen bisher bekannten Verfahren, bei denen man mit hoher Temperatur, nämlich über 1000⁰ C arbeitet, iao um eine teilweise Dissoziation zu bewirken und die Tablette mittels eines der Bestandteile des Cadmiumsulfids, in vorliegendem Falle des Cadmiums, zu aktivieren.

Die Elektroden sind mittels eines Pinsels mit einer Silberfarbe angestrichen.

Die Empfindlichkeit der Zellen hängt außerdem, wie es die nachstehende Tabelle zeigt, von dem angewandten Druck ab. Diese Tabelle gibt den Widerstand von zwei mittels des vorher

erwähnten Pulvers gemäß Beispiel 2 hergestellten Zellen an.

Zelle I komprimiert bei einem Druck von 8 t/cm².

Zelle II komprimiert bei einem Druck von 15 t/cm².

25

Beleuchtungsstärke in Lux

I 100 I 200 1 500

1000

Widerstand der Zelle I in Megohm .
Widerstand der Zelle II in Megohm

100

4-5 50

<M5

2,4
0,16

0,12

1,0 Ο,Ι

Claims

PATENTANSPRUCH:

Verfahren zur Herstellung von Photowiderstandszellen aus Pulvern von Cadmiumsulfid, Cadmiumselenid oder Cadmiumtellurid mit Aktivatoren unter Anwendung einer Wärmebehandlung, dadurch gekennzeichnet, daß das Pulver bis zu einer Korngröße unter 5 μ gemahlen und bei einer Temperatur von 550 bis 6oo° C mit einem Druck von mehr als 2 t/cm² zu Tabletten gepreßt wird.

In Betracht gezogene Druckschriften:
Deutsche Patentschriften Nr. 527 789, 529 984, 806876, 814 193;

schweizerische Patentschriften Nr. 196791, 250759, 256680, 257868;

USA.-Patentschriften Nr. 2213279, 2267954, 2462906;

P. Görlich, »Die lichtelektrischen Zellen«, Leipzig 1951, S. 110 bis 117;

P. Görlich, »Die Photozellen«, Leipzig 1951, S. 27, 28;

Zeitschrift für Physik (1934), Bd. 90, S. 145;

Annalen der Physik, 6. Folge, Bd. 3, 1948, S. 235 ff., und 5. Folge, Bd. 22, 1935, S. 375 bis

394; Physical Review (1947), Vol. 72, Nr. 7, S. 594, und (1951) Vol.83, S. 879;

Annales des Telecommunications, 6, Nr. 11, 1951, S. 325 bis 331.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

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