Улучшение оптических и фотоэлектрических характеристик сол­нечных элементов достигается разнообразными путями: созданием в легированном и базовом слоях фотоэлемента тянущих электроста­тических полей (за счет, например, направленного изменения рас­пределения примесей или градиента ширины запрещенной зоны по глубине’ элемента), переходом от гомогенных к гетерогенным полу­проводниковым структурам,- использованием для собирания избы­точных носителей заряда вместо р—и-перехода барьера металл — полупроводник (барьер Шоттки) или металл—диэлектрик (как пра­вило, оксидный слой)—полупроводник (МДП — или МОП-структуры). Роль тонких слоев металла в этих системах часто выполняют более прозрачные пленки из легированных широкозонных полупроводни­ков на основе, например, двуокиси олова Sn02, станната кадмия Cd2Sn04 или смесей окислов индия и олова ln203—Sn02, называемых кратко пленками ITO.

Рядом интересных особенностей обладают тонкопленочные сол­нечные элементы, необходимость разработки которых диктуется в первую очередь желанием удешевить солнечные элементы за счет уменьшения количества расходуемого для их производства полу­проводникового материала. Тонкопленочные элементы, изготовляе­мые преимущественно из полупроводников, характеризующихся пря­мыми оптическими переходами, имеют, как выяснилось, повышен­ную чувствительность в коротковолновой области спектра, что позволяет эффективно применять такие элементы как малогабарит­ные датчики ультрафиолетового излучения.

К более полному использованию всех областей широкого солнеч­ного спектра ведет и разработка каскадных, двусторонних, много­переходных солнечных элементов. Лишь после создания конструк­ции солнечного элемента, прозрачного в длинноволновой области спектра за краем основной полосы поглощения [108—111], удалось от теоретических моделей [63] перейти к экспериментальной раз­работке каскадных элементов различного типа, с помощью которых в настоящее время достигается КПД от 28 до 35% при измерениях в наземных условиях [112, 113].

Очень высокие значения КПД (от 17 до 28%) получены и при использовании совершенно иных физических принципов повышения

эффективности преобразования знеріии излучения в электрическую: предварительного разложения солнечного спектра на две (или более) спектральные области с помощью многослойных пленочных светоделителей (дихроических зеркал) с последующим преобразо­ванием каждого участка спектра отдельным солнечным элементом с высоким КПД [114];

применения переизлучающих гетероструктур (с близким к 100% внутренним квантовым выходом), сужающих широкий спектр па­дающего излучения для последующего более эффективного преобра­зования его в электроэнергию с помощью гомогенного полупровод­никового материала, например арсенида галлия [115];

использования структуры с р—w-переходом в гомогенном мате — ‘ риале, на внешней поверхности которой расположено оптическое «окно» из широкозонного полупроводника с изменяющимся по глу­бине химическим составом, благодаря чему ширина запрещенной ; зоны «окна» уменьшается по мере приближения к гомогенному ма­териалу [116, 117].

Остановимся на особенностях характеристик экспериментально полученных и исследованных фотоэлектрических систем различного типа, причем в первую очередь нас будут интересовать оптические и фотоэлектрические свойства солнечных элементов с улучшенными параметрами и физические процессы, обусловливающие эти свой­ства, а также способы изменения чувствительности солнечных эле­ментов в разных областях спектра.