175328. lajstromszámú szabadalom • Készülék fényenergia, előnyösen napenergia átalakítására és eljárás a készülék előállítására
9 175328 10 A hidrogént a 61 tüzelőcellába az 59 cső a jodidot pedig vizes oldatban a 62 cső vezeti. Mivel az 50 tartályokból készült elrendezésben levő oldatot a nap 54 sugarai fűtik is, a hőenergiát a rendszerből szokásos kivitelű 63 hőcserélő vezeti el. A 61 tüzelőcellában rekombinálódott termékek innen az 50 tartályokba jutnak a 64 csőrendszeren és a 65 csöveken át. A 13. ábra rendszere zárt, és folyamatos működésre alkalmas. Ha ez olyan anyagokkal dolgozik, mint a hidrogénjodid, akkor igen hatásos, mert a töltésreakció észlelhető elektróda túlfeszültség nélkül, a kisülés pedig észlelhető elektróda polarizáció nélkül megy végbe. A reakció eredményeként a következő adódik: H2+J2+H20<=é2HJ+H20+elektromos energia (3) Ez a termodinamikus reverzibilitást szorosan közelíti és igen hatásos energiatároló és tápláló rendszert tesz lehetővé. Egyéb felhasználásokhoz célszerű ezt a rendszert hidrogén keltésére használni. Ha szükséges, a hidrogént az 56 csőrendszeren át, vagy a 60 tárolóból lehet kivezetni, a 60a szaggatott vonallal jelzett módon. Ha a hidrogént kivesszük a rendszerből, módosításokra van szükség. Ekkor a 61 tüzelőcellát olyan egységgel kell helyettesíteni, amelyben hidrogénszulfidot tri-jodid ionokon bugyborékoltatunk át, és új hidrogénjodidot képez, amely viszont a 64 csőrendszeren át vezethető vissza az átalakítóba. Ha szükséges, a hidrogénszulfid kialakítható az 56 csőrendszerből származó hidrogénből, vagy külső forrásból táplálható be. Bármelyik rendszer alkalmazása több tíz, vagy akár több száz m2 felületű fényelektromos cellaszalagok elhelyezését igényli. Az elemek jó hatásfokú gyártása döntő fontosságú. Jóllehet, ilyen szalagok gyártása megoldható a vékonyfilm technikával, részecskék alkalmazása azonban jobb hatásfokot eredményez. A 14. ábra szemlélteti all. ábrán bemutatott szoláris cellák gyártási folyamatát. Az első lépésben a szilíciumból készült 301—305 gömböket alakítjuk ki. A gömböket köszörüléssel készítik elő, és ugyanaz a módszer is használható, mint a sörét előállításánál. A kb. 5* 1017 per cm3 szennyezettségű szilíciumot egy csőben megolvasztjuk, majd fúvókán átnyomjuk. így szilíciumcseppek alakulnak ki, és ezeket kb. 2,5 m magasról ejtik. Az esés során a szilícium megszilárdul, és lényegében gömb alakú lesz, a megszilárduló gömb utolsó részénél kis kúpossággal. A gömb-alaktóli eltérés nem lényeges a folyamatban, de a szennyeződés koncentrációjának visszaállítása célszerű a gömböknek 1300°C-on történő 12 órás hőkezelésével. A p és n típusú gömbökre egyaránt szükség van all. ábra szerinti elrendezéshez; mindkettő előállítható ezzel a módszerrel. Bár néhány gömb az igazi egykristályos szerkezettől eltérő kötésű, a keletkezett gömbök nagy része alkalmas erre az alkalmazásra. A gömböket ezután átmérő szerint osztályozzuk. Bár akármelyik átmérő használható, csak korlátozott átmérő-variációval dolgozunk egyidejűleg. *gy, a leírandó gyártási folyamatnál a gömböket 0,025 cm átmérőingadozás szerinti csoportokba osztjuk. A 2. lépésben a 301—305 gömböket diffundáltatják, annak érdekében, hogy kialakítsák a 301a-305a felületi rétegek és az alaptest közti átmeneteket. A p típusú gömböket n típusú felületi réteggel látják el. Ez foszforos forrás melletti gázdiffúziós folyamatban történik. A kívánt 301a—305a felületi rétegek célszerűen 0,5 mikron átmenet mélységűek, felületi koncentrációjuk pedig kb. 1019/cm3. Az n típusú gömböket p típusú felületi réteggel látják el, hasonló diffúziós eljárást használva, bőr forrás mellett. Az eredő p rétegek átmenet mélysége 0,5-1,0 mikron, és felületi koncentrációja kb. 1019/cm3. A célnak megfelelő diffúziós eljárások a félvezető technikában járatosak részére jól ismertek. A harmadik lépésben a 301b-305b fémérintkezőt helyezzük a gömbök felületére. Jóllehet, a fém választása az elektrolittól függ, a platina alkalmas a fent ismertetett példák bármelyikénél történő alkalmazásra. 150 Angstrom vastagságú átlátszó platina réteget képezünk szórással a gömbök felületére. A gömböket pedig szórásos (katódporlasztásos) rendszerben úgy kezeljük, hogy a teljes felület befedhető legyen. A platinát 250 °C-on 5 percig szintereljük és ezzel alakítjuk ki mindkétfajta gömb felületén az ohmos érintkezést. A negyedik lépésben a 301c—305c szigetelő bevonatot helyezik a gömbökre, kb. 0,01 mm vastagságú Acry anyagot, mint pl. a DuPont által gyártott és forgalomba hozott Krylon Acrylic 1302 alkalmas erre a célra. Erre a rétegre nincs szükség akkor, ha a) a gömbök a megfelelő gyártási eljárás következtében egymástól távol kerülnek, és b) ha a p típusú gömbök nem érintkeznek az n típusú gömbökkel. Az 5. lépésben a 301c—305c szigetelő bevonattal ellátott p és n típusú gömböket összekeverjük, és egy ideiglenes tartóra szórjuk. A 301—305 gömböket az ideiglenes 307 szubsztrát tartja, amelyet előzőleg 0,05 mm vastagságú paraffin viaszból készült 308 réteggel vontuk be. A 307 szubsztrátot kissé felmelegítjük és a gömböket a viaszrétegbe nyomjuk. A gömböket a viaszból készült 308 réteg az alábbi lépések idején rögzíti. A 6. lépésben a 307 szubsztrátot és a gömböket a szigetelő anyagból készült 309 réteggel vonjuk be. Az anyag választása függ az alkalmazott elektrolittól is, és olyan kell legyen, hogy a használat során ne menjen tönkre. Az adott példákhoz a General Electric Company által gyártott RTB-108 katalógus számú szilikongyanta megfelelőnek bizonyult. Átlátszó gyanta szükséges, mert annak használatakor a fény a gömbök nagyobb felületét éri. Miután a szigetelő anyag 309 réteget hőkezeltük, a felső felületet eltávolítjuk, és ezzel a 301—305 gömbök magjai, vagy a tartótest részei szabaddá válnak. A 7. lépésben a szabaddá tett magokat maratjuk, a maratáshoz a HN03 és HF; 250:4-hez arányát használjuk 5% trialkilamint adva az oldathoz. Ez a szilíciumból kialakított 310 réteget kb. 0,01 mm vastagságban eltávolítja és megtisztítja az átmeneteket. Eltérő koncentráció arányoknál a maratás során az átmeneteket jobban is el lehet távolítani, amint az a 14. ábrán látható. A 8. lépésben a maratás után a lemez felületét felmelegítjük, ezzel éles éleken leolvasztjuk a szilikongyantát a gömbök felületéről, és így védjük a szabaddá vált átmeneteket. A lemezt ezek után a Hale, White and Meyer által az Elektronic Packaging and Production (elektronikus tokozás és gyártás) című lapban (1975. május, pp 39—45) által leírt ion galvanizáló rendszerbe helyezzük és a lemezek teljes felüle5 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 65
