Повышение чувствительности поверхностно-барьерных фотоэлементов с помощью просветляющих покрытий

Благодаря таким свойствам, как малая инерционность [61] и близ­кая к 100% эффективность собирания заряда [62], поверхностно­барьерные фотоэлементы (или фотоэлементы с барьером Шоттки) могли бы, по-видимому, с успехом использоваться как солнечные элементы или фотоприемники в системах автоматики. Однако КПД преобразования таких элементов снижается из-за большого коэффициента отражения металлического рабочего контакта [62].

Была исследована возможность увеличения эффективности преобразования света в электрический сигнал путем просветления фотоэлементов с поверхностным барьером кремний—золото [201. Конструкция фотоэлементов и технология их изготовления были аналогичны использованным ранее при создании поверхностно­барьерных Si—Au-детекторов ядерных излучений [63]. Для про­светления металлических пленок, в том числе пленки золота, необходимо просветляющее покрытие с возможно большим показа­телем преломления [45]. Как показали проведенные нами иссле­дования, этому условию хорошо удовлетворяют тонкие интерфе­ренционные пленки ТіОл. и Cr + Si02, которые наносятся па рабочую поверхность фотоэлемента термическим испарением в ва­кууме при давлении порядка 10-5 мм рт. ст. В качестве испарите­лей использовались вольфрамовые жгуты и конические вольфра­мовые спирали толщиной 0,8—1 мм.

На рис. 2.7 показаны спектральные характеристики коэф­фициента отражения поверхности фотоэлементов с барьером кремний—золото без просветляющего покрытия и с покрытия­ми TiOv н Сг + Si02. Оба покрытия снижают коэффициент отра­жения поверхности золотого слоя в среднем на 65% в области спектра 0,4—0,8 мкм, но использованные просветляющие покры­тия, снижая отражение, частично поглощают падающее излуче­ние. Представленные на рис. 2.7 характеристики спектрального коэффициента поглощения получены расчетным путем из экспери­ментальных данных по отражению и пропусканию нанесенных на стеклянные пластины покрытий Ті О* и Gr — f — Si02. Из результа­тов, представленных на рис. 2.7, а также в работе [62], где приве­дены спектральные характеристики золотых пленок, нанесенных на кремний, следует, что коэффициент пропускания просветлен­ных золотых пленок на кремнии может достигать 70 ?о.

На рис. 2.8 показаны спектральные зависимости абсолютной чувствительности фотоэлементов с барьером кремний—золото до и после просветления. Просветленные фотоэлементы данного типа могут быть успешно использованы не только для преобразо­вания энергии солнечного излучения, но и как быстродействую­щие фотоприемники в системе сцинциллятор—фотоприемник для регистрации ядерных излучений, наример со сцинцилляторами из CsJ, LiJ(Sn), ZnS(Ag) [62].

Нанесение рассмотренных покрытий не изменяет темновых вольт-амперных характеристик фотоэлементов и увеличивает стой­кость к атмосферным и механическим воздействиям.

Аналогичные результаты были достигнуты при нанесении про­светляющих покрытий на кремниевые солнечные элементы с по­верхностным барьером Шоттки, полученным с помощью других металлических пленок, в частности пленки хрома [64]. Для прос­ветления металлических слоев эффективно использование и дру­гих пленочных покрытий с большим показателем преломления (ZnS, Се02, Та205), которые успешно применяются для просвет­ления кремниевых фотоэлементов с малой глубиной залегания р—«-перехода [65, 66].