В обычной конструкции фотоэлемента инфракрасное излучение, прошедшее сквозь р—«-переход, поглощается сплошным тыль­ным контактом. Очевидно, что для беспрепятственного прохожде­ния излучения сквозь преобразователь тыльный контакт должен. быть выполнен не сплошным, а в виде контактной сетки, занимаю­щей возможно меньше места. В этом случае в базовом слое фото­элемента появляется сопротивление растекания, увеличивающее последовательное сопротивление и уменьшающее КПД. Размеры и конфигурация тыльной контактной сетки должны быть оптимизи­рованы, чтобы замена сплошного контакта на сетчатый не привела к заметному увеличению последовательного сопротивления.

Проведен расчет сопротивления базового слоя фотоэлемента при различных конфигурациях тыльного контакта:

где/гш, Лд — ширина и длина фотоэлемента; — ширина контакт­ной полосы; L — расстояние между контактными полосами на тыльной стороне фотоэлемента; р — удельное сопротивление базо­вого слоя кремния толщиной I.

Второе слагаемое суммы представляет собой последовательное сопротивление базы без учета растекания, первое — дополнитель­ное сопротивление растекания из-за того, что контакт нанесен не на всю поверхность [37]. Произведение hmhA представляет собой площадь фотоэлемента и сплошного контакта.

В результате расчета определено сопротивление базового слоя /?Г) (Ом) при различных конфигурациях тыльного контакта:

Удельное сопротивление р материала базы кремниевого фото­элемента принималось равным 1 Ом-см, толщина базы 0,05 см, площадь 10 X 20 мм, ширина контактной полосы на тыльной стороне 0,2—0,3 мм, что позволяет не учитывать сопротивление самих контактных полос.

Как видно, при контакте по периметру и с тремя поперечными полосами, занимающем всего 7—10% площади, сопротивление базового слоя практически такое же, как при сплошном тыльном контакте.

Небольшого увеличения температуры прибора из-за того, что 7—10% площади тыльной поверхности будут заняты контактами и вследствие этого непрозрачны для инфракрасного излучения, можно избежать, нанося в тех же местах аналогичную контактную сетку на рабочую поверхность. При нанесении контактных сеток методом фотолитографии такое совмещение не представляет техни­ческих трудностей. Контактная сетка на рабочей стороне может быть затем покрыта (электрохимически или испарением в вакууме) слоем металла, обладающим высоким коэффициентом отражения в области солнечного излучения, например алюминием или сереб­ром.

Полное последовательное сопротивление фотоэлемента Ra состоит из сопротивления растекания легированного слоя Лл, сопротивления базы Rq и переходного сопротивления контактов металл—полупроводник R,{:

Rn — Rn + Вб + Як

В работе [38] было показано, что КПД фотоэлемента начинает заметно уменьшаться, если последовательное сопротивление Ra становится больше 1,5—2,0 Ом. Нанесение на рабочую поверхность контактных полос с шагом 4—5 мм или сетки с ячейкой 10 X 10 или 5 X 10 мм позволяет уменьшить сопротивление растекания легированного слоя толщиной 1—1,5 мкм до долей ома. Переход­ное сопротивление контактов металл—полупроводник у серий­ных фотоэлементов благодаря операции термообработки состав­ляет сотые доли ома.

Таким образом, при тыльном контакте по периметру и с тремя поперечными полосами вклад сопротивления базы (0,07 Ом) в общее последовательное сопротивление незначителен. Общее по­
следовательное сопротивление фотоэлемента, прозрачного в ин­фракрасной области солнечного спектра, не будет выше 0,5 Оді, что позволит электрическим параметрам остаться на исходном уровне параметров непрозрачных фотоэлементов со сплошным контактом.

Результаты расчета хорошо согласуются с экспериментом (см. главу 2). Дальнейшее усовершенствование конструкции фотоэле­ментов, прозрачных в инфракрасной области солнечного спектра, показало, что они могут быть созданы и из таких полупроводнико­вых материалов, как монокристаллический арсенид галлия, и из поликристаллических пленок гетеросистемы Cu2S—CdS. Кроме этого, использование фотолитографии позволило получить кон­тактные сетки, занимающие не более 5% площади как рабочей, так и тыльной поверхностей фотоэлементов при ширине полос 0,03—0,05 мм и расстоянии между ними 1—2 мм. Это привело к получению общего последовательного сопротивления таких фотоэлементов, не превышающего 0,08—0,1 Ом даже при толщине легированного слоя менее 0,5 мкм.

1.4.