Способ получения фоточувствительного электрода

 

Изобретение относиться к электротехнике . Цель изобретения - повышение фоточувствительности и упро- .щение технологического процесса. Порошкообразный теллурид кадмия, селенид кадмия и хлорид кадмия ймешивагот и добавляют дистиллированную воду до вязкой консистенции. Наносят суспензию на титановую подложку и вводят в пламя газовой горелки с метаново-воздушной смесью при содержании метана в смеси 15-30 об.% в течение 5-10 мин при температуре под ложки 700-750 С для рекристаллизации твердого раствора CdSexTe4- . Фотоанод обладает КПД 5-7% при солнечном освещении. 1 табл. с S сл с

саюэ советсних

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИх

Р СГ1УЬЛИН

А1 (19) (Ill

SU (584 И01М6 30

1

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Н А BTGPCHGMV СВИДЕТЕЛЬСТВУ госудА ственный комитет сссР

lfo делАм изоБРетений и отнРытий (46) 30.11.88. Бюл. Б 44 (21) 3915540/24-07 (22) 25 ° 06,85 (71) Институт общей и неорганической химии АН УССР (72) А.В. Городыский, Г.Я. Колбасов и И.И. Карпов (53) 621.362:537 ° 215 (088.8) (56) Hodes G., Manassen J., Neap 8

and a11 Electroplated cadmium cha1cogenide layers: characterizarion

and use in photoelectrochemical

solar cells — Thin Яо1Ы Films, 1982, 90, Р i, р. 433-438.

Патент США к 4296188, кл. 429/111, 1981. (54) СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ФОТОЧУВСТВИТЕЛЬНОГО ЭЛЕКТРОДА (57) Изобретение относится к электротехнике. Цель изобретения - повышение фоточувствительности и упрощение технологического процесса.

Порошкообразный теллурид кадмия, селенид кадмия и хлорид кадмия смешивают и добавляют дистиллированную воду до вязкой консистенции, Наносят суспензию на титановую подложку и вводят в пламя газовой горелки с ме" таново-воздушной смесью при содержании метана в смеси 15-30 об.й в течение 5-10 мин при температуре под . о ложки 700-750 С для рекристаллиза. ции твердого раствора CdSexTe< w .

Фотоанод обладает КПД 5-77 при солнечном освещении. f табл.!

299429

СН + Н О СО + ЗН

Изобретенйе относится к области электротехники и может быть использовано при изготовлении фотоанодон для электрохимическнх преобразователей солнечной энергии (ФЭХП).

Целью изобретения является повышение фоточувствительности и упрощение технологического процесса.

Способ осуществляют следующим

oCjpasoM. В стакан из стекла загружают порошкообразный теллурид кадмия, селеиид кадмия, хлорид кадмия.

Добавляют дистиллированную воду до получения вязкой консистенции.

С помощью мешалки проводят гомогенизацию суспензии и затем пульверизатором эту суспензию наносят на титановую подложку.

Нанесенный на подложку слой полупроводника вводят в пламя газовой горелки (метаново-воздушная смесь), где в течение 5-t0 мин прокодят спекание твердого раствора Сс!Бе„Те

Время отжига выбрано из требования получения твердого раствора СдЯе,„Те„„ и ограничено разложением хлорида кадмия. Температура подложки при этом составляет 700-750 С.. о

Нижняя граница содержания метана З0 в метаново-воздушной смеси ограничена условиями окисления поверхности полупроводникового электрода (при ,уменьшении содержания метена наблю. дается интенсивное образование окис- лов компонентов полупроводникового ,электрода и уменьшение фоточувствительности электрода).

Выбор верхней границы содержания метана в метаново-воздушной смеси > обусловлен ухудшением качества спекания поликристаллического полупроводникового слоя, в частности из-за уменьшения размера зерен, и снижением фоточувствительности электрода.

Полученный фотоэлектрод медленно охлаждается затем вне пламени горелки на асбестовом листе до комнатной температуры.

Известно, что твердый pacTBop gg

СЙЯе„Те „ образуется иэ отдельных койпонентов CdSe, CdTe в присутст.вии рекристаллизатора CdCl npu

650-750 С в инертной атмосфере аргона. Для получения фоточувствительного слоя применяют отжиг в при- сутствии кислорода, образующего на поверхности полупроводника тонкий переходной фазовый слой.

Используя нагрев электрода в плао мени газовой горелки при 700-750 С, можно также провести синтез твердого раствора СЙБе„Те, „ на подложке и получить фоточувствительный слой на понерхности полупроводниковой пленки.

Присутствие восстановительной среды в пламени газовой горелки защищает полупроводниковые материалы от интенсивного окисления.

В частности, при рекристаллизацин водной суспензии халькогенидов кадмия в пламени естественного газа происходит паровая конверсия rasa.

Сущность процесса паровой конверсии естественйого газа состоит в том, что метан, содержащийся в газе, реагируя при высокой температуре с водяным паром суспензии н присутствии катализатора (титана, селенидон и теллуридон кадмия), конвертируется до водорода и окиси углерода по реакции

Имеющиеся в нанесенном слое частицы воды вследствие нысокой температуры разлагаются с выделением газообразных водорода и кислорода,.что в совокупности защищает полупроводниковый материал .от интенсивного окисления. Подвижная газовая среда обеспечивает отвод газообразного рекристаллизатора, наличие которого в жидкой фазе обусловлинает интенсивную рекристаллизацию халькогенидов кадмия.

Таким образом, в пламени горелки пронодится одновременно синтез твердого раствора CdSe Те, „ и обеспечивается наличие на поверхности электрода тонкого окисного слоя, т,е. обеспечиваются такие же услония получения фоточувствительного электрода, как и в случае предварительного синтеза в инертной среде аргона и последующего отжига в присутствии аргона и кислорода с использованием для этих целей кнарценой посуды и .специальных электропечей для термообработок.

Рентгенофазовый анализ показывает образование соединения CdSe„Te, „ стехиометрического состава со структурок вюртцита с отклонением от стехиометрии в пределах 27. При тол

12994?9 шине пленки 30 мкм средний размер кристаллов имеет значение 15-35 мкм.

ФЭХЛ с CdSe<<>Te035 фотоанодом полу ченным таким способом, в полисульфидном электролите {2M NaOH+ 2,5М S + 5

+ 2М Ма Я) с Cuz S"êàòîäîì обладает высокой фоточувствительностью И стабилен в электролитах, применяемых в ФЭХП, в частности в щелочном полисульфидном электролите. t0

Коэффициент полезного действия

ФЭХП с CdSe Т, †.фотоаиодом составляет 5-77 при солнечном освещении.

Пример 1. Суспензия для получения фоточувствительного слоя 15 состоит из 24 г селенида кадмия (порошок, размер зерен 1-2 мкм), 76,52 г теллурида кадмия и 9 1,65 обезвожен ного хлористого кадмия, К смеси до бавляют 30 мл дистиллированной во- 20 ды. Суспензию тщательно перемешивают магнитной мешалкой и наносят на титаРезультаты испытаний фотоанодов CdSe в 2Н полисульфидном щелочном растворе, Напряжение холостого хода, В

Состав электрода

Ток

Содержание метаВремя отжпга, мин

Номер примера короткого на в метанововоздушной замыкания, мА/см смеси, об.X

14,5 0,62 6

17,5 0,60 7

13,8 0,55 5

Сс18ео Тео

CdSe, Teo

CdSea4 те..6

10.

12 03 2

СЙЯеаб Тео,м

107 056 40

CdSe<<> Теор

Cd8е „Те

13,8 0,4 3,7

1 содержит 13,73 г селенида кадмия, 50 25,95 г теллурида кадмия, 21э6 г хлорида кадмия, 20 мл бидистилпированной воды. Время отжига 10 мин при содержании метана в метаново«. воздушной смеси 30 об.X. Условия

55 тРавления, испытания, состав элек» тролита те же, что в примерах f ° 2.

Пример 4. Состав суспеизии тот же, что в примере 2, но содержа. ние метана в метаново-воздушной смее

Пример 2. Суспензия для получения фоточувствительного слоя состоит из 149,5 г селенида кадмия, 100, 625 г теллурида кадмия и 330 1 обезвоженного хлористого кадмия.

Воды добавляют 50 мл. Время отжига

7 мин, содержание метана в метановб воздушной смеси 20 обД. Условия испытания те же, что в примере 1.

Пример 3. Суспензия для получения фоточувствительного слоя новую подложку размером 40<40 с помощью пульверизатора. После нанесения полупроводникового слоя электрод вносят в пламя газовой горелки (метаново-воздушная смесь при соотношении компонентов (в об.X) метан 15, воздух 85) . Время отжига 5 мин при

750 С (температуру контролируют с помощью термопары).

После охлаждения на асбестовом листе электрод химически травят в растворе НС1:ННО . Н О 9,7:0,3:90 в течение 5 с, затем на 30 с окунают электрод в О> 1 М KzCrO< . Промытый бйдистиллированной водой .электрод испытывают в фотоэлектрохимической ячейке с CuzS-катодом, Используют электролит состава 2И

Ма Б, 2И ИаОН и 2,6М S при мощнос-, ти солнечного излучения 75 мВт/см, Результаты испытания представлены в таблице.

„Te, „ с CuzS противоэлехтродом мощность солнечного света 75 мВт/см

1299429

35-40 раз, упрощение аппаратурного оформления, Формула и э о б р е т е н и я

Составитель В. Станьков

Редактор Г. Бельская Техред Л„Сердюкова Корректор А.Зимокосов

Заказ 6492 Тираж /46 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР но делам изобретений и открытий

113035„ Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/S

Производственно-полиграфическое предприятие,. г. Ужгород, ул. Проектная, 4 си 10 об.X. Условия обработки и испытания те же что в примерах 1-3.

П р и и е р 5. Состав суспензин тот же, что в примере 2, но содержание метана в метаново-воздушной смеси 50 об.X. Условия испытания те же, что в примерах 1-4, Пример 6. Состав суспензии тот же, что в примере 3, время отжига 5 мин, содержание метана в ме- t0 таново-воздушной смеси 40 об,X.

Результаты испытаний представлены в таблице. Преимуществами предлагае- мого способа по сравнению,с прототипом являются повышение фоточувстви- t5 . тельности полупроводникового электрода, увеличение КПД в i 3 1 5 раза, снижение на 1 ч времени синтеза твер. дого раствора селенида и теллурида кадмия, уменьшение энергозатрат в 20

Способ получения фоточувствительного электрода на основе рекристаллизованных слоев твердого раствора селенида и теллурида кадмия путем синтеза твердого раствора на проводящей подложке и термообработке, о т л н ч а ю шийся тем, что, с целью повышения фоточувствительности и упрощения технологического процесса, термообработку фоточувствительного электрода ведут в пламени метаново-воздушной смеси при содержании метана в смеси 15-30 об.X в течение 5-10 мин при температуре рекристаллизации твердого раствора.

Способ получения фоточувствительного электрода Способ получения фоточувствительного электрода Способ получения фоточувствительного электрода Способ получения фоточувствительного электрода 

 

Похожие патенты:

Изобретение относится к электротехнике и касается электрохимического полупроводникового фотоэлемента

Предложенное техническое решение относится к области электротехники, а именно к резервным химическим источникам тока ампульного типа (АХИТ). Повышение уровня разрядных характеристик АХИТ при безопасности работы и удобстве монтажа является техническим результатом заявленного изобретения. Устройство выполнено в виде цилиндрического корпуса с крышкой, в котором расположено расчетное количество блоков электрохимических элементов (ЭХЭ), в виде ампул, заполненных электролитом на основе тионилхлорида, систему активации, индикатор контроля исходного состояния ампульного химического источника тока. Все блоки ЭХЭ собраны по крайней мере по двухканальной схеме из последовательно расположенных независимых каналов, состоящих из одноканальных блоков ЭХЭ, каждый из которых снабжен индикатором контроля исходного состояния, системой активации и индивидуальной ампулой сильфонного типа с системой элементов для механического вскрытия этих ампул, каждый электродный блок ЭХЭ выполнен в виде свернутых в рулон твердых слоев анода, катода, разделенных слоями сепараторов, размещенных в корпусе, снабженном поверхностными слоями керамической электроизоляции. 1 пр., 1 табл., 3 ил.

Изобретение относится к резервным химическим источникам тока ампульного типа, задействуемым при впуске электролита из ампулы в электродный блок электрохимических элементов (ЭХЭ). Повышение безопасности, увеличением уровня разрядных характеристик источника тока, а также повышение плотности сборки электродного блока являются техническим результатом изобретения. Электродный блок ампульного химического источника тока (АХИТ) содержит в едином цилиндрическом корпусе с крышкой расчетное количество последовательно расположенных электрохимических элементов (ЭХЭ), каждый из которых снабжен индивидуальной ампулой сильфонного типа, заполненной электролитом на основе тионилхлорида, элементами механического вскрытия ампул и блоком электродов, при этом каждый блок электродов ЭХЭ выполнен в виде пакета расчетного количества твердых слоев катодов, закрепленных на едином коллекторе, и анодов, разделенных слоями сепараторов, площадь которых не менее чем на 5% превышает площадь электродов, свернутых в рулон вдоль продольной оси симметрии блока электродов. Наружный сепаратор пакета электродов выполнен из микропористого полимерного материала, при этом материалы слоев электроизоляции и краевого слоя рулонной сборки имеют коэффициент трения скольжения в диапазоне от 0,01 до 0,1. Коллектор пакета электродов закреплен на центральном полом стержне, выполняющем функцию центрального положительного токоотводящего элемента ЭХЭ, полость которого является каналом перепуска электролита в торцевую зону электродного блока, который жестко фиксирован. Способ сборки электродного блока АХИТ включает сборку пакета с расчетным количеством параллельно ориентированных слоев катода путем крепления сборки на центральном стержне посредством коллекторов катодов. 2 н.п. ф-лы, 1 пр., 1 ил.

Изобретение относится к электротехнике, в частности к химическим источникам тока, у которых электролит образуется в результате реакции между жидкими веществами анода (Li, Na) и катода (S, Se, Те), которые могут быть использованы в системах кратковременного и импульсного действия в наземной, авиационной и ракетно-космической технике. Для выравнивания давления на электролит, возникающего в процессе разряда вследствие увеличения объема катода и уменьшения объема анода, предлагается разместить жидкие электродные вещества в порах капиллярно-пористых структур из электропроводного материала, при этом катодное вещество в начале разряда занимает только часть пор катодной структуры, и его избыточная часть перетекает в процессе разряда в свободный объем. Для выравнивания возникающего при этом перепада давления инертного газа, заполняющего свободное пространство ХИТ, предлагается перепускное устройство в виде трубки из электроизоляционного материала, соединяющей друг с другом анодную и катодную полости. Повышение стабильности работы химического источника тока, а также увеличение времени его разряда является техническим результатом изобретения. 1 ил.

Способ получения фоточувствительного электрода

Наверх