<Desc/Clms Page number 1>
Photoelektrische Zelle und Verfahren zu deren Betrieb.
In dem Stammpatent Nr. 136262 ist eine photoelektrische Zelle beschrieben mit einer Kathode, die eine Schicht enthält, in der sich Teilchen einer chemischen Verbindung und mit dieser vermischt Teilchen eines leitenden Stoffes, z. B. eines photoelektrischen Metalls befinden. Die erwähnte Schicht kann ihrerseits auf einer metallischen Unterschicht angebracht sein, durch welche die Zuführung des Elektronenstromes erleichtert wird.
In einem Zusatz zu dem genannten Stammpatent (Patent Nr. 145079) ist ein Verfahren zur Herstellung einer Abart dieser photoelektrischen Zelle beschrieben, bei der die Kathode eine Schicht enthält, in welcher sich Teilchen eines photoelektrischen Metalls (etwa Cäsium), Teilchen eines Oxydes eines solchen Metalls (etwa Cäsiumoxyd) und Teilchen eines andern Metalls (etwa Silber) befinden.
Diese Zellen zeichnen sich gegenüber andersartigen durch wesentlich erhöhte Empfindlichkeit aus.
Nun haben Versuche gezeigt, dass die Empfindlichkeit solcher ganz besonders empfindlicher Photozellenelektroden, wie sie in dem Stammpatent bzw. im ersten Zusatzpatent angegeben wurden, nicht konstant ist. Die Empfindlichkeit nimmt vielmehr während des Betriebes, also wenn die photoelektrische Elektrode einer Bestrahlung ausgesetzt wird, während die Elektroden an Spannung liegen, ab. Diese Abnahme ist um so grösser, je grösser die Belichtungsintensität ist. Es hat sich z. B. gezeigt, dass eine Zelle, die einige Zeit ausser Betrieb gewesen ist und eine Empfindlichkeit von 30 [j, l/Lumen hatte, bei Bestrahlung der Elektrode mit 0-5 Lumen (2680 K) eine geringere Empfindlichkeit zeigte. Nach einer Stunde war die Empfindlichkeit z. B. 20 fL {/Lumen.
Wenn man eine solche Zelle einige Zeit ausser Betrieb setzt, so nimmt die Empfindlichkeit wieder zu und nach einer hinreichenden Ruhezeit erreicht sie wieder ihren ursprünglichen Wert. Diese Zeit kann durch eine kurze Erhitzung der Zelle, z. B. während einer Minute auf 1500 C, erheblich verringert werden.
Diese Änderung der Empfindlichkeit der photoelektrischen Zelle ist in vielen Fällen sehr hinderlich.
Die Erfindung, die sich auf eine photoelektrische Zelle mit einer photoelektrischen Elektrode, die Teilchen einer chemischen Verbindung und mit dieser vermischte Teilchen eines leitenden Stoffes, z. B. eines photoelektrischen Metalls enthält und sich ausserdem auf ein Verfahren zum Betrieb einer solchen Zelle bezieht, bezweckt, diesen Nachteil zu beseitigen.
Gemäss der Erfindung wird die photoelektrische Elektrode einer Zelle der beschriebenen Art mit Licht solcher Zusammensetzung bestrahlt, dass das Verhältnis zwischen dem Teil des Lichtes mit einer Wellenlänge von mehr als 5800 und dem Teil mit einer Wellenlänge von weniger als 5800 grösser als dieses Verhältnis für weisses Licht einer normalen Lichtquelle (elektrische Vakuum-oder gasgefüllte Glühlampe) ist, wobei Temperaturstrahlung verwendet wird.
Es hat sich nämlich gezeigt, dass die Lichtstrahlen mit einer Wellenlänge von weniger als 5800 , d. h. in der Hauptsache die grünen, blauen und
EMI1.1
Strahlen, eine gleichbleibende Empfindlichkeit fördern. Macht man somit das Licht, mit dem die photo- *) Erstes Zusatzpatent Nr. 145079.
<Desc/Clms Page number 2>
elektrische Elektrode bestrahlt wird, an Strahlen mit einer Wellenlänge von weniger als 5800 relativ schwächer als normales weisses Licht, so erhält man eine geringere Abnahme der Empfindlichkeit während des Betriebes der Zelle.
Die Erfindung ist besonders vorteilhaft bei Verwendung von photoelektrischen Zellen mit einer photoelektrischen Elektrode ; die neben Teilchen eines photoelektrischen Metalls mit diesen vermischte Teilchen eines Oxyds eines solchen Metalls und Teilchen eines anderen Metalls enthält.
Es ist festgestellt worden, dass, wenn das zur Bestrahlung verwendete Licht relativ so reich an Strahlen mit einer Wellenlänge oberhalb 5800 A ist, dass das Verhältnis zwischen diesem Teil des Lichtes und dem Teil mit einer Wellenlänge unterhalb 5800 , um wenigstens 10% grösser ist als dieses Verhältnis für weisses Licht eines Temperaturstrahlers, bereits eine wesentliche Verbesserung in bezug auf gleichbleibende Empfindlichkeit erzielt wird. Noch bessere Ergebnisse werden erzielt, wenn der Unterschied in den genannten Verhältnissen 20% oder sogar 30% beträgt. Man kann auch weitergehen und die photoelektrische Elektrode mit Licht bestrahlen, das praktisch nur Strahlen mit einer Wellenlänge von mehr als 5800 enthält.
Die Erfindung kann auf verschiedene Weise verwendet werden. Man kann z. B. eine Lichtquelle benutzen, die nahezu keine oder nur sehr wenig Strahlen mit einer Wellenlänge unterhalb 5800 aussendet. Vorteilhaft kann man zu diesem Zweck eine mit Neon oder Natriumdampf gefüllte elektrische Entladungsröhre verwenden.
In vielen Fällen wird es sich aber empfehlen, vor der Lichtstrahleneintrittsöffnung der photoelektrischen Elektrode ein Filter anzuordnen, das Licht mit einer Wellenlänge von weniger als 5800 stärker als Licht mit einer grösseren Wellenlänge absorbiert. In diesem Fall kann man gewöhnliche weisse Lichtquellen verwenden, z. B. Glühlampen oder das Tageslicht. Das Filter ist vorzugsweise derart ausgebildet, dass es praktisch nur für Licht mit einer Wellenlänge oberhalb 5800 A durchlässig ist. Vorzügliche Ergebnisse sind mit Filtern erzielt worden, die bei durchfallendem Licht rot gefärbt sind.
Vorteilhaft kann man das Filter einen Teil der Zellenwand bilden lassen. Man kann z. B. die ganze Zellenwand oder nur das Fenster, durch das die Strahlen eintreten können, aus dem Filterstoff herstellen.
Im allgemeinen wird es am einfachsten sein, den Teil der Zellenwand, der zum Eintreten der auf die photoelektrische Elektrode einwirkenden Strahlen bestimmt ist, mit dem Filter zu bedecken.
Es ist auch möglich, das Filter mit der Lichtquelle zusammenzubauen. Man kann z. B. eine Glühlampe mit einem z. B. in der Photographie üblichen, roten Kolben verwenden.
In der Zeichnung ist eine Ausführungsform der Erfindung beispielsweise dargestellt.
Fig. 1 zeigt eine photoelektrische Zelle nach der Erfindung. Fig. 2 ist eine Teilansicht dieser Zelle.
Die in Fig. 1 dargestellte photoelektrische Zelle ist hochevakuiert und hat eine kugelförmige Wand 1, an die eine Röhre 2 angeschmolzen ist. Diese Röhre ist mit einem Fuss. 3 versehen, der die Elektrode 4 der Zelle trägt. Wie aus Fig. 2 klar ersichtlich ist, besteht diese Elektrode aus einem nahezu geschlossenen Metallring, dessen Enden mit den Stromzuleitungen 5 und 6 verbunden sind.
Auf der Wand 1 befindet sich eine z. B. aus Silber bestehende Metallschicht 7, die mit dem Stromzuführungsdraht 8 in elektrisch leitender Verbindung steht und mit einer Schicht 9 überzogen ist, die aus gut vermischten Metall (Silber)-teilchen, Teilchen eines photoelektrischen Metalls (Cäsium) und Teilchen eines Oxyds eines photoelektrischen Metalls (Cäsiumoxyd) besteht. Auf dieser Zwischenschicht befindet sich ein dünnes Cäsiumhäutchen 10.
Diese Zelle wird zweckmässig auf folgende Weise hergestellt. In der Zelle wird zunächst eine Schicht eines Metalloxyds, z. B. eine Silberoxydschicht hergestellt, was durch Oxydation einer z. B. durch Verdampfung in einem Vakuum gebildeten Metallschicht erfolgen kann. Die Metalloxydschicht kann jedoch auch auf andere Weise hergestellt werden, z. B. durch Verdampfung eines Metalloxyds, das sich auf einem in der Zelle angeordneten Glühkörper befindet. Nach der Herstellung der Metalloxydschicht wird gegebenenfalls nach weiterer Entlüftung der Zelle ein Überschuss eines photoelektrischen Metalls, z. B. eines Alkalimetalls, in die Zelle eingebracht, worauf die nicht an eine Vakuumpumpe angeschlossene Zelle auf eine solche Temperatur erhitzt wird, dass das Metalloxyd reduziert und ein Oxyd des photoelektrischen Metalls gebildet wird.
Dem im Überschuss vorhandenen photoelektrischen Metall wird Gelegeheit gegeben, in das hergestellte Gemisch von Metallteilchen und Oxydteilchen einzudringen. Es ist vorteilhaft, die Zelle zu diesem Zweck etwas zu erhitzen, z. B. auf etwa 100 C. Auf der hergestellten Schicht wird auch ein dünnes Alkalimetallhäutchen gebildet.
Beim Reduzieren des Metalloxyds muss darauf geachtet werden, dass die Zelle nicht so hoch erhitzt wird, dass das Oxyd des photoelektrischen Metalls zersetzt oder verflüchtigt wird oder dass die gebildeten Metallteilchen zusammenbacken.
Es zeigt sich, dass der Stromdurchgang, der in dieser Zelle bei an die Anode angelegter Spannung durch Bestrahlung der photoelektrischen Elektrode mit weissem Licht herbeigeführt wird, bei gleichbleibender Belichtungsintensität allmählich abnimmt. Dieser Nachteil wird dadurch vermieden, dass die photoelektrische Elektrode mit Licht bestrahlt wird, das keine oder wenig Strahlen mit einer Wellenlänge von weniger als 5800 enthält. Zu diesem Zweck ist, wie in Fig. 1 veranschaulicht, der Teil 11 der Zellenwand, der nicht mit der photoelektrischen Elektrode bedeckt und zum Durchlassen der Licht-
<Desc/Clms Page number 3>
strahlen bestimmt ist, an der Aussenseite mit einem Filter 12 bedeckt, das bei durchfallendem Licht rot gefärbt ist und z. B. aus einer Lackschicht besteht, die einen roten Farbstoff enthält, wie sie z.
B. bei der Herstellung von für photographische Zwecke bestimmten roten Lampen verwendet wird.
Es ist klar, dass das Filter nicht immer auf die Aussenseite des Fensters aufgebracht zu sein braucht.
Es ist auch möglich, das Fenster oder die Zellenwand ganz aus dem Filter bestehen zu lassen, z. B. durch Verwendung eines geeigneten roten Glases. Ferner ist es auch möglich, das Filter getrennt von der Zellenwand zu halten und in der Zelle oder vor dem Fenster in dem Weg der Lichtstrahlen anzuordnen.
Durch das rotgefärbte Filter werden die Strahlen mit einer Wellenlänge von weniger als 5800 A praktisch ganz absorbiert, so dass nur die Strahlen mit einer grösseren Wellenlänge, namentlich die roten Strahlen, die photoelektrische Elektrode erreichen können. Es zeigt sich, dass die Empfindlichkeit dieser Elektrode bei Bestrahlung mit roten Strahlen praktisch gleichbleibend ist. Bei einer Zelle deren Empfindlichkeit durch Bestrahlung mit weissem Licht abgenommen hat, kann man die zur Wiederherstellung der ursprünglichen Empfindlichkeit erforderliche Zeit dadurch verringern, dass die photoelektrische Elektrode mit rotem Licht bestrahlt wird.
PATENT-ANSPRÜCHE :
1. Verfahren zum Betrieb von photoelektrischen Zellen nach Patent Nr. 136262, dadurch gekenn- zeichnet, dass die Bestrahlung der Elektrode mit Licht von solcher Zusammensetzung erfolgt, dass das Verhältnis zwischen dem Teil des Lichtes mit einer Wellenlänge von mehr als 5800 Ä und dem Teil mit einer Wellenlänge von weniger als 5800 A grösser (zweckmässig wenigstens 10% grösser) ist als dieses Verhältnis für weisses Licht einer normalen mit Temperaturstrahlung (2680 K) arbeitenden Lichtquelle.