Изучение фотопроводимости и длинноволновой фотолюминесценции* возникающей при освещении полупроводниковых кристаллов и слоев коротковолновым оптическим излучением, полезно проводить одно­временно с измерением оптических и структурных свойств материа­лов. При этом удается наиболее полно интерпретировать спектры фотолюминесценции и фотопроводимости полупроводников. Подоб­ный комплексный анализ свойств солнечных элементов на основе арсенида галлия с р—^-переходом в гомогенном полупроводниковом материале и с гетеропереходом на внешней поверхности, образован­ным широкозонным окном-фильтром из ALGa^As, в зависимости цт содержания алюминия выполнен в работе [249]. Для наиболее качественных солнечных элементов такого типа наблюдались две по­лосы фотолюминесценции: узкая интенсивная полоса с максимумом излучения при 1,48—1,49 эВ, связанная — с краевым излучением p-GaAs, и основная полоса излучения широкозонного окна-фильтра [249]. Спектральное положение этой полосы зависело от содержания алюминия в твердом растворе. Так, при #=0,4 максимум основной полосы излучения окна-фильтра находился при 1,95 эВ. Другие па — лосы излучения в спектрах фотолюминесценции солнечных элемен­тов с высоким КПД отсутствовали вследствие геттерирования при­месей в процессе выращивания слоя AlxGai-*As методом жидкостной опитаксии при избытке іаллия и алюминия, что способствовало воз­растанию времени жизни носителей заряда в области объемного за­ряда, уменьшению рекомбинационной составляющей темнового тока до Ю“10 А/см2 и появлению на прямой ветви темновой вольт-ампер — ной характеристики второго экспоненциального участка со следую­щими параметрами: /о=10“13 А/см2 и А=1,5-Й,6.

Возникновение в спектрах фотолюминесценции отдельных сол­нечных элементов пиков излучения с максимумами при 1,33 и 1,4 эВ, но мнению авторов работы [249], объясняется, вероятно, переходами носителей заряда на основной акцепторный уровень меди,(£=0,15 эВ) или на глубокий акцепторный уровень кремния или олова (£’=0,08 эВ), связанными с появлением дополнительных ка­налов рекомбинации, что приводит к ухудшению свойств р~п-пере­ходов и фотоэлектрических параметров солнечных элементов в це­лом. Одновременно со спектрами фотолюминесценции измерялись {с помощью приставки зеркального отражения к инфракрасному спектрофотометру «Хитачи-225») спектры отражения от поверхности солнечных элементов с различным содержанием алюминия в составе широкозонного окна-фильтра.

Области повышенного отражения на полученных спектрах соот­ветствуют полосам решеточного поглощения в исходном арсениде галлия (интервал длин волн 35—40 мкм) й в мышьяковистом алю­минии AlAs (интервал длин волн 28—30 мкм). Расположенный в диа­пазоне длин волн 30—35 мкм минимум коэффициента отражения поверхности солнечных элементов с широкозонным окном-фильтром с уменьшением процентного содержания алюминия смещается в длинноволновую область спектра; интенсивность максимума при этом снижается, а полосы отражения становятся более узкими [249]. Таким образом, с помощью оптических измерений можно опреде­лить состав широкозонного окна-фильтра в солнечных элементах (особенно при достаточно большой его толщине —от 5 до 30 мкм). Использование для контрольных измерений рентгеновского микро­анализатора [249] позволило (в сочетании с оптическими измере­ниями) построить зависимость ширины запрещенной зоны твердого раствора от его состава, аналогичную полученной в работе [165].

Изучались спектры фотолюминесценции, возбуждаемой в тонко­пленочных солнечных элементах фронтально-барьерного типа на ос­нове гетеросистемы сульфид меди—сульфид кадмия с помощью азот­ного лазера (Я=0,3371 мкм) и лампы ДКСШ-1000, из излучения которой вырезалась узкая полоса с максимумом излучения при Я=0,365 мкм [250]. Излучение фотолюминесценции собиралось эллиптическим зеркалом, в фокусе которого находился гибкий оп­тический световод, передававший излучение из камеры с образцами на входную щель монохроматора МДР-2 (аналогичным образом ре-

Рис. 2.36. Спектр фотолюминесценции тонкопле­ночных солнечных элементов фронтально-барь­ерного типа на основе гетеросистемы сульфид меди—сульфид кадмия

гистрнровались и спектры катодолюминес — ценции).

В характерном спектре фотолюминес­ценции тонкопленочных солнечных эле­ментов гетеросистемы сульфид меди—суль­фид кадмия (рис. 2.36) практически все полосы фотолюминесценции (экситонного излучения при Я=0,492 мкм, оранжевого излучения при Я=0,615 мкм, возникаю­щего вследствие наличия глубоких ак­цепторных центров, образуемых медью и вакансиями серы, а также-1 полос при Я=0,52 и 0,83 мкм) обусловлены сульфидом кадмия. Ве­роятно, причина этого — малая толщина слоя сульфида меди на вы­ступах кристаллитов сульфида кадмия. Лишь на некоторых спект­рах был отмечен пик при Я^С^Эб мкм, характерный для халькоцита. Однако эта полоса лежала в области низкой чувствительности фото­электронного умножителя, регистрировавшего излучение, прошед — шее монохроматор МДР-2. Усовершенствование методики измере­ний и использование тонкопленочных солнечных элементов с доста­точно толстым слоем сульфида меди, изготовленных специально для этих исследований, позволят, вероятно, более четко зафиксировать спектры фотолюминесценции этого слоя в зависимости от его сте­хиометрии.