Верхний слой солнечных элементов на основе гетеропереходов плен­ка ІТО—Si, Cu2S—CdS, AlGaAs—GaAs выполняет две функции: <фотоактивной области, в которой генерируются избыточные носители заряда под действием коротковолновой части солнечного излучения,

и токосъемного электрода. Так как показатель преломления слоев ITO, Cu2S и AlGaAs имеет промежуточное значение между показа­телем преломления воздуха (или стекла и полймерного защитного слоя) и базового слоя солнечных элементов (как правило, из крем­ния, сульфида кадмия или арсенида галлия), верхний слой гетеро­элементов при оптимизации его оптической толщины может выпол­нять также роль эффективного просветляющего покрытия. На спектральных зависимостях коэффициента отражения поверхности солнечных элементов на основе гетеропереходов наблюдается отчет­ливо выраженный минимум за счет эффекта просветления [23].

Расчет и эксперимент показали, что нанесение поверх слоев ITO, Cn2S, AlGaAs прозрачной просветляющей пленки с п=1,7—1,8 (на­пример, из окиси алюминия А1203) в сочетании с оптимизацией тол­щины верхнего слоя гетероперехода приводит к образованию двух­слойного просветляющего покрытия, которое снижает отражение от поверхности элементов, защищенных стеклом или полимерным слоем с н=1,5, практически во всей области спектральной чувствительности солнечных элементов с гетеропереходом. При отсутствии верхнего защитного слоя стекла или полимера (на границе с воздухом п=1) оптимальным верхним просветляющим слоем будет служить пленка двуокиси кремния (п=1,44-“1,45) или фтористого магния (д=1,38). Результаты выполненных расчетов достаточно хорошо совпадают с экспериментом [23]. К еще более широкой области низкого отра­жения приводит нанесение на верхний слой солнечных элементов с гетеропереходом двухслойных просветляющих покрытий.

Одно — и двухслойные просветляющие покрытия, позволяющие за­метно уменьшить отражение на границе между поверхностью сол­нечных элементов на основе гетеропереходов Cu2S—CdS и AlGaAs— GaAs и внешней средой с тг=1,5 были оптимизированы расчетным путем [300]. Слои Cu2S и AlGaAs рассматривались в расчетах как неинтерференционные. Результаты расчетной оптимизации для ге- теросистемы AlGaAs—GaAs представлены на рис. 3 4. В расчетах использовалась предварительно измеренная исходная спектральная чувствительность солнечных элементов на основе гетеросистемы AlGaAs—GaAs (рис. 3.4,а, кривая 1).

Пересчет спектральной чувствительности с учетом изменения спектральной зависимости коэффициента отражения после создания просветляющих покрытий проводился по специально составленной программе (на основе известных рекуррентных соотношений [191— 195]) с усреднением по фазовой толщине неинтерференционного слоя AlGaAs при использовании формул, аналогичных выведенным для многослойных структур с неинтерференционными слоями стекла, прозрачного каучука и кремния [23]. Несомненно, что в случае слоев * AlGaAs оптимальной интерференционной толщины нанесение одно — и двухслойных просветляющих покрытий привело бы к большему снижению коэффициента отражения и увеличению спектральной чувствительности.

1 — без просветляющего покрытия, 2 — просветляющее однослойное (оптимальные параметры пі=2,1, їі=800 А); 3 — двухслойное (пі=і,7, Z,=1000 А — внешний слой; 7і2=2,3, Z2=750 А — внутренний слой)

Рис. 3.5. Спектральная зависи­мость коэффициента отраже­ния тонкопленочных солнеч­ных элементов с гетероперехо­дом CU2S—ZnxCdi_sS

1, 2 — слой Cu2S получен реакцией в твердой фазе и химической обработкой соответст­венно, 5, 4 — после нанесения на элементы со слоем Cu2S, образованным химической обработкой, просветляющих покрытий ZnS (d=0,12-s-0,13 мкм) и Si02 (сі=0,іЗ— 0,14 мкм) соответственно

Следует отметить, что возможности использования верхней фото — активной области гетероперехода в качестве одного из слоев много­слойного просветляющего покрытия заметно уменьшаются, когда по­казатели преломления верхнего и базового слоев солнечных элемен­тов с гетеропереходом близки или равны. Так, при добавлении суль­фида цинка в базовый слой сульфида кадмия тонкопленочных солнечных элементов на основе гетеропереходов с верхним слоем из сульфида меди наблюдается увеличение ширины запрещенной зоны базового слоя и уменьшение его показателя преломления до значе­ний, характерных для показателя преломления сульфида меди. Это явление обусловливает отсутствие интерференционного минимума на спектральной зависимости коэффициента отражения от поверх­ности тонкопленочных солнечных элементов с гетероструктурой Cu2S—ZnxCdi-33 {187]. Полученная на внешней поверхности элемен­
тов испарением в вакууме просветляющая пленка сульфида цинка с показателем преломления, близким к показателю преломления сульфида меди и базового слоя ZnxCdi-xS, не привела к появлению сколько-нибудь выраженного интерференционного минимума на спектральной зависимости коэффициента отражения (рис. 3.5, кри­вая 3) и улучшению свойств солнечных элементов такой структуры. Однако нанесение просветляющей пленки двуокиси кремния позво­ляет и в этом случае уменьшить коэффициент отражения от поверх­ности солнечных элементов с гетеропереходом (см. кривую 4).