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Geheizte Preßvorrichtung zur Herstellung von Selengleichrichtern und
Selenphotoelementen Die Erfindung bezieht sich auf eine Preßvorrichtung zur Herstellung
von Selengleichrichtern und Selenphotoelementen, insbesondere auf Maßnahmen zur
Erzielung einer gleichmäßig dicken Selenschicht und zur Verminderung von Verlusten
an Selen.
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Es ist bereits bekannt, daß man zur Herstellung von Selengleichrichtern
das Selen auf eine metallische Grundplatte nach verschiedenen Verfahren aufbringen
kann. Als Grundplatten können die verschiedensten Metalle verwendet werden, wie
z. B. Eisen. Aluminium usw. Es ist auch bekannt, daß man zur besseren Haftung der
Selenschicht und zur Erzeugung eines sperrfreien Kontaktes mit der Grundplatte diese
einer Vorbehandlung unterwirft bzw. verschiedene Zwischenschichten zwischen Grundplatte
und Selen anbringt. Zur besseren Haftung des Selens wird die Grundplatte z. B. nach
einem der üblichen Verfahren aufgerauht, und zur Erzeugung eines sperrfreien Kontaktes
wird die Grundplatte mit verschiedenen Stoffen, wie z. B. Nickel, Wismut, Kohle
usw., auch in mehreren Schichten übereinander, überzogen. Das Selen wird hauptsächlich
nach zwei Verfahren auf die Grundplatte aufgebracht, nämlich durch Aufpressen oder
durch Aufdampfen im Vakuum. Beide Verfahren haben bestimmte Vor-und Nachteile. Das
Preßverfahren hat den Vorteil, daß die Selenschicht mittels einfacher Vorrichtungen
ohne Anwendung von Vakuumapparaturen aufgebracht werden kann. Beim Aufbringen des
Selens nach dem Preßverfahren wird nach geeigneter Vorbehandlung der Grundplatte
und eventuell dem Aufbringen verschiedener Zwischenschichten oftmals zuvor eine
sehr dünne Selenschicht auf die Grundplatte aufgeschmolzen. die wahrscheinlich infolge
Reaktion mit dem Grundplatten- bzw. Zwischenschichtmaterial einen sperrfreien Kontakt
des Selen mit der Grundplatte garantiert. Danach wird die Hauptmenge des Selens
in Form von Pulver oder Tabletten aufgebracht und in einer Presse mit erwärmten
Stempeln zu einer dünnen Selenschicht ausgepreßt. Die Grundplatte liegt dabei auf
einer wärmeisolierenden Unterlage, und das Selen wird gleichzeitig infolge der erhöhten
Temperatur einem Umkristallisationsprozeß unterworfen. Je nach den eingehaltenen
Bedingungen von Druck, Temperatur und Preßzeit kann man Selenschichten von verschiedenen
Eigenschaften erhalten. Die Schichtdicke der aufgepreßten Selenschicht bleibt jedoch
immer ungefähr gleich. Wenn man die Temperatur des Stempels höher wählt, so wird
dadurch einerseits die Fließfähigkeit des Selens erhöht, was zu einer geringeren
Schichtdicke führen müßte, andererseits die Kristallisationsgeschwindigkeit erhöht.
Die Kristallisation des Selens bewirkt aber wieder eine Verminderung der Fließfähigkeit.
Ebenso wird bei Erhöhung des Preßdruckes die Kristallisationsgeschwindigkeit erhöht.
Man ersieht daraus, daß beim Verändern der Bedingungen sich die Eigenschaften des
Selens, welche die Fließfähigkeit beeinflussen, gegensätzlich ändern. Dies hat zur
Folge, daß man immer ungefähr die gleiche Selenschichtdicke beim Preßverfahren erhält.
Da die Dicke der Selenschicht maßgeblich für die Durchschlagsfestigkeit einer Gleichrichterplatte
ist, ist es oft erwünscht, Selenschichten von größerer Dicke herzustellen. Dies
ist aber, wie erläutert wurde, bei dem bekannten Preßverfahren nicht ohne weiteres
möglich. Ein weiterer Nachteil des bekannten Preßverfahrens ist der, daß die Selenschichtdicke
auch bei vollkommen ebenem Preßkolben nach dem Rand der Platte zu abnimmt. Dies
ist vermutlich darauf zurückzuführen, daß die Kristallisation des Selens in der
Mitte der Platte beginnt. Die Folge davon ist, daß sich am Rand der Platte die Durchschläge
häufen. Ein weiterer Nachteil des bisherigen Preßverfahrens ist der, daß ein hoher
Prozentsatz von Selen über den Plattenrand hinausgepreßt wird, und nicht ohne Umarbeitung
wieder zur Herstellung von Gleichrichtern verwendet werden kann. Außerdem wirkt
sich der am Rande absinkende Preßdruck nachteilig auf die elektrischen Eigenschaften
der Schicht aus.
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Die Preßvorrichtung nach der Erfindung vermeidet diese Nachteile des
bekannten Preßverfahrens. Durch die Anwendung von Maßnahmen, die bei gleichmäßiger
Erwärmung des Selens über die ganze Preßfläche ein seitliches Herauspressen des
Selens verhindern. Erfindungsgemäß wird der das seitliche Herauspressen des Selens
verhindernde Rand als
beweglicher Rahmen ausgebildet und ein über
die Preßfläche gleichmäßig beheizter und in an sich bekannter Weise im Verhältnis
zur Grundplattenfläche großflächiger Preßstempel vorgesehen, der, sich beim Pressen
auf den beweglichen Rahmen :aufsetzt und' diesen in der Preßrichtung zurückdrückt.
Der Rahmen ist vorzugsweise federnd gelagert, so daß er von dem Oberstempel nach
unten gedrückt werden kann. Er muß möglichst eng an die Grundplatte anschließen,
damit die Selenverluste gering gehalten werden. Es sind zwar bereits ähnliche Anordnungen
bei Pastillen- und Tablettenpressen bekannt, jedoch haben diese bekannten Anordnungen
ganz andere Aufgaben, und diese Pressen finden nur für Stoffe Verwendung, die weder
beim Pressen erweichen noch dabei einer Änderung der inneren Struktur, z. B. einer
Kristallisation, unterworfen sind. Durch die erfindungsgemäßen Maßnahmen wird erreicht,
daß das Selen nicht mehr seitlich ausweichen kann und sich eine gleichmäßige Schichtdicke
ausbildet. Je nach der Menge des aufgebrachten Selens kann man so auf einfache Weise
die Schichtdicke beliebig groß machen. Gleichzeitig werden auch die großen Verluste
an Selen vermieden, da praktisch die ganze aufgebrachte Selenmenge sich als Schicht
auf der Grundplatte befindet.
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Die Preßvorrichtung nach der Erfindung soll näher an Hand der Zeichnung
beschrieben werden.
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Die Presse zum Aufpressen von Selen auf Grundplatten von Gleichrichtern
oder Photozellen besteht im wesentlichen aus dem Oberstempel 1 und dem Unterstempel
2. Beide Stempel sind gegeneinander beweglich angeordnet, man kann aber auch einen
Stempel, vorzugsweise den Unterstempel 2, fest anordnen, so daß sich der Oberstempel
1 gegen ihn bewegt. Auf dem Unterstempel ist z. B. eine wärmeisolierende Schicht
3 angebracht, die verhindern soll, daß die Wärme zu schnell von der Grundplatte
des Gleichrichters abgeleitet wird. Es kann aber auch vorteilhaft sein, statt dieser
wärmeisolierenden Schicht 3 oder zusätzlich dazu, eine Heizvorrichtung in den Unterstempel
einzubauen, wie sie im Oberstempel mit 12 angedeutet ist. Seitlich befindet sich
auf dem Unterstempel und gegen diesen federnd gelagert ein Rahmen 4, der durch die
Federn 5 nach oben gedrückt wird, bis er an dem Widerlager 6 anstößt. Es kann vorteilhaft
sein, diesen Rahmen teilweise aus einem Material schlechter Wärmeleitfähigkeit herzustellen,
wie dies in der Figur bei 4a angedeutet ist. An einer beliebigen Stelle des Rahmens
4 ist vorteilhaft noch eine Vorrichtung angebracht, mit der der Rahmen vorzugsweise
durch Fußbedienung gesenkt werden kann. Eine solche Vorrichtung ist durch die Hebel
7 und 8 angedeutet, welche mit dem Pedal 9 in Verbindung stehen. Auf dem Unterstempel
2 bzw. der auf ihm befindlichen Isolierschicht 3 liegt die in geeigneter Weise vorbehandelte
und eventuell mit Zwischenschichten versehene Grundplatte 10, auf der das Selen
in Form von Pulver, wie es bei 11 angedeutet ist, oder in Form von Tabletten aufgebracht
ist.
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Die Wirkungsweise der Vorrichtung ist folgende: Bei gehobenem Oberstempel
1 werden durch Bedienen des- Pedals 9.in Pfeilrichtung die Hebel 8 und 7 bewegt,
welche den Rahmen 4 gegen den Druck der Federn 5 so weit nach unten bewegen, daß
die Grundplatte 10 leicht auf den Unterstempel aufgelegt werden kann. Die Grundplatte
wurde entweder schon vorher mit einer Schicht Selen durch Aufsieben oder auf ähnliche
Weise bedeckt, oder das Selen wird erst, nachdem der Rahmen 4 wieder in die oberste
Stellung gebracht wurde, auf die Grundplatte aufgebracht. Nun wird der geheizte
Stempel 1 nach unten bewegt, welcher bei seiner Abwärtsbewegung den Rahmen 4 mitnimmt
und schließlich das Selen zu einer kompakten Selenschicht auspreßt und zur Kristallisation
bringt. Da das Selen infolge des beweglichen Rahmens 4 seitlich nicht ausweichen
kann, hängt die Schichtdicke nur von der aufgebrachten Selenmenge ab. Auch wird
dadurch verhindert, daß das Selen sich am Rand herauspreßt, wodurch einesteils Selenverluste
vermieden werden und anderenteils eine gleichmäßig dicke Selenschicht erhalten wird.
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Die erfindungsgemäße Preßvorrichtung zur Herstellung von Selengleichrichterplatten
bzw. Selenphotoelementen ermöglicht somit nicht nur die Herstellung von beliebig
dicken Selenschichten durch Aufpressen, sondern trägt auch zur qualitativen Verbesserung
der Platten bei und verleiht dem Preßverfahren eine größere Wirtschaftlichkeit.