Сравнение эффективности различных покрытий для коллекторной поверхности легче провести, если свести данные из различных ра­бот в табл. 3.3. Поскольку в некоторых работах приведены только спектральные характеристики селективных покрытий, интеграль­ные коэффициенты ас и є для этих покрытий были взяты из обзор­ных работ Шмидта [142] и Лонга [135], которые получили их, видимо, пересчетом экспериментальных значений коэффициента от­ражения на спектральное распределение внеатмосферного солнеч­ного излучения.

Как видно из табл. 3.3, наибольшее отношение ас/г обеспечи­вают многослойные интерференционные покрытия. Однако не толь­ко возможность получения высоких оптических характеристик является преимуществом многослойных тонкопленочных селек­тивных покрытий. Селективность оптических свойств наиболее эффективных однослойных покрытий, таких, как электрохимиче­ские покрытия на основе черного никеля, предложенные проф. Табором [103, 116], или поглощающих слоев, например СиО на алюминии, .достигнута в основном за счет структурных несовер­шенств, пор, дефектов пленочных слоев или вследствие такого со­держания металла и его окислов в слое, которое приводит к низ­кому показателю преломления всего покрытия в целом. Следует ожидать, что во время эксплуатации в условиях длительного сол­нечного облучения и повышенной влажности структура таких покрытий, величина зерен, количество пор и степень окисления будут меняться. Изменения состава и структуры покрытий, уве­личение толщины слоя окислов приводят, как правило, к ухуд­шению оптических коэффициентов, к уменьшению ас/е.

Для получения оптимальных оптических коэффициентов с по­мощью покрытий из полупроводников необходимо выбирать по­лупроводниковые материалы, ширина запрещенной зоны которых будет совпадать со значением ^пор. опт идеального селективного покрытия при предполагаемой рабочей температуре. Для срав­нительно низких значений температуры коллекторной поверхности (200—300° С) это должны быть материалы с небольшой шириной запрещенной зоны, например Ge (Eg se = 0,72 эВ) или PbS(£e pi, s = = 0,4 эВ). Однако авторы работ [107, 118] не учитывают,

что для полупроводников с малой шириной запрещенной зоны характерна весьма сильная зависимость прозрачности в инфра­красной области спектра от температуры. Появление большого чис­ла избыточных свободных носителей в зоне проводимости таких полупроводников при весьма небольшом повышении температуры (выражаемое экспоненциальной зависимостью) приводит к увели­чению поглощения на свободных носителях заряда и ухудшению прозрачности в инфракрасной области спектра. В качестве примера на рис. 3.12 приведены спектральные зависимости коэффициента пропускания германия в инфракрасной области спектра при раз­личной температуре [121].

Возрастание поглощения в инфракрасной области спектра при 25—300° С приведет к резкому увеличению є селективных покры­тий на основе полупроводниковых материалов с небольшой шири­ной запрещенной зоны. Выбор же материалов с большой шириной запрещенной зоны приводит к уменьшению коэффициента погло­щения солнечного излучения ас, что показано в работе [107] на примере кремния.

г,%

Рис. 3.12. Спектральные зави­симости коэффициента пропус­кания германия при различной температуре

1 — 25° С;

2 — 100° С:

3 — 200° С;

4 — 250° С;

5 — 300° С

Многослойные тонкопленочные селективные покрытия не об­ладают этим недостатком. Они составлены из тонких диэлектриче­ских и металлических слоев [41, 45], температурная зависимость оптических свойств которых весьма незначительна.

Проведенное сравнение свойств селективных покрытий приве­ло к выводу, что наиболее перспективно дальнейшее улучшение свойств многослойных интерференционных селективных покрытий.

Несомненно, что для разработки стабильных покрытий указан­ного типа необходим выбор материалов, оптимальных как по сво­им оптическим характеристикам, так и по светостойкости и корро­зионной устойчивости; важно правильно выбрать оптическую тол­щину каждого из слоев, чтобы получить максимально возможное увеличение ас при сохранении е на минимальном уровне; безуслов­но, нужно разработать хорошо воспроизводимую и контролируе­мую технологию нанесения таких покрытий, обеспечивающую по­лучение тонких слоев в наиболее стабильной структурной форме. Примером решения этих вопросов являются исследования по раз­работке трех-, четырех — и шестислойных покрытий, описанные в работах [139, 142, 144].

3.4.