1. Однокомпонентные полупроводники

В настоящее время одним из наиболее эффективных методов преобразования солнечной энергии является фотоэлектрический метод.

Широкое практическое использование для энергетических целей солнечных батарей началось с запуском искусственных спутников Земли — советского " Спутник" -3 и американского "Авангард"-1. С этого времени фотоэлектрический метод остается основным методом получения электроэнер­гии на космических аппаратах и находит все большее применение на Земле. В настоящее время кремний является основным материалом солнечных батарей. Эффективность солнечных элементов на основе кремния при прямом облучении в условиях околоземного космоса составляет 15 - 16 %. В наземных условиях КПД кремниевых элементов составляет около 20 % при прямом солнечном облу­чении и до 25 - 27 % при 30 – 50 - кратном концентрировании солнечного излуче­ния. При увеличении интенсивности засветки КПД кремниевых эле­ментов уменьшается из-за увеличения рабочей температуры и увеличения оми­ческих потерь.

В ходе работы [1] исследовано создание фотоприемников на основе кремния, легирован­ного осмием, с низким током и низким управляющим напряжением, а также обладающий высокой надежностью при высокой концентрации солнечного излучения. В ка­честве исходного материала были использованы образцы n-Si с удельным сопро­тивлением р = 5,5 - 75 Ом-см и содержанием кислорода на уровне 5 ∙ 10¹⁶ - 7∙10¹⁷см^-3 и с плодоносностью дислокаций 10² - 10⁴ см^-2. Легирование кремния ос­мием осуществлялось диффузионным способом, описанным в [1]. После диффу­зионного отжига удельное сопротивление образцов возростает до 7∙10⁴ Ом∙см и происходит конверсия типа проводимости n —> р. После легирования кремния осмием в объеме образца образуется квазипериодическая неоднородность. Также в работе ис­следованы характеристики структур при температуре 300 К. В результате экспериментов получено, что при легировании кремния осмием можно создать фотоприемники с широким спектральным диапазоном и малыми обрат­ными напряжениями. Созданные таким образом фото­приемники целесообразно применять в томографии, в твер­дотельных детектирующих системах, волоконной оптике и в других устройствах.

1.1.2. Двухкомпонентные соединения и твердые растворы на их основе

Двойные полупроводниковые соединения широко используются в качестве преобразователей солнечной энергии.

Тонкопленочные солнечные элементы на основе CdTe находятся на стадии исследований и экспериментов, а также успешно применяются в различных областях человеческой деятельности. СdTe является одним из перспективных материалов для производства высокоэффективных и дешевых солнечных модулей, т.к. обладает почти идеальной шириной запрещенной зоны (1,44эВ) и очень высокой способностью к поглощению излучения. Промышленные солнечные элементы на основе тонких пленок CdTe, со структурой,в настоящее время обладают КПД до 10 %, а в ближайшие годы ожидается увеличение до 15%. 

В работе [2] проведено исследова­ние стабильности их параметров во времени и рассмотрение возможных причин появления нестабильности. Объектами исследования были выбраны солнечные элементы со структурой стекло-SiO₂-СdS-СdТе-металл и стекло-SiO₂-CdTe-металл. В дальнейшем эти два типа структу не разделяются, поскольку наблюдаемые эффекты обусловлены в основном про­цессами в высокоомном активном слое CdTe.

В качестве чувствительного к изменениям в активном слое параметра был выбран обратный темновой ток I₀. Засветка интенсивностью с размером 5 мВт/см осуществлялась ксеноновой лам­пой через водяной фильтр. Все происходящие изменения I₀ регистрирова­лась на компьютере при использовании усилителя и аналого-цифрового преобразователя.

Под действием из­лучения в тонкопленочных фотопреобразователях происходит изменение хемсорбционного равновесия на границах кри­сталлитов, что приводит к возникновению фотопамяти в результате изменения поверхностного потенциала и соответственно скорости поверхностной рекомби­нации. Этот эффект может привести к нестабильности параметров поликри­сталлических солнечных элементов и в результате чего ухудшить, или улуч­шить эффективности фотопреобразования.

Работа [3] посвящена первым исследованиям фотоэлектрических явлений в структурах окисел-CdTe, для получения которых реализован новый подход формирования фоточувствительных структур из CdTe, благодаря которому существен­но можно упростить технологию и снизить стоимость их производства. Дальнейшее совершенствование подхода может обеспечить получение элементов большей площади с воспроизводимыми характеристиками при высоком выходе годовой продукции.

Для получения фоточувствительных структур использовались электрически однородные монокристаллы CdTe n- и р-типа проводимости с концентрацией свободных носителей заряда 10¹⁶-10¹⁷см^-3 при Т = 300 К. Выращивание монокри­сталлов осуществлялось направленной кристаллизацией расплава, близкого к стехиометрии CdTe, при контролируемом парциальном давлении паров кадмия, которое как раз и определяло тип и концентрацию основных носителей заряда [5].

Путем механической шлифовки пластин n- и p-CdTe, прошедших термооб­работку в воздушной среде, слой естественного окисла (О_х), удаляется со всех сторон подложки, за исключением одной. На полученных структурах O_x/n-CdTe и O_x/p-CdTe исследовались стацио­нарные вольт-амперные характеристики (ВАХ) и спектральные зависимости от­носительной квантовой эффективности фотопреобразования η в естественном и линейно поляризованном излучении. В результате измерения ВАХ, все полученные анизотипные (n-O_x/n-CdTe) структуры обнаруживают четкое выпрямление.

В работе [4] сообщается о создании нового класса преобразователей, представляющих собой контакт теллурида кадмия и его тройных аналогов с естествен­ным белком.

Для создания солнечных эле­ментов, в качестве полупроводниковых материалов, применялись кристаллы CdTe и их тройные аналоги из группы I-III-VI₂, которые получаются в результате замещения двух ато­мов второй группы на атомы из первой и третьей групп периодической системы элементов.

Кристаллы CdTe выращивались двумя методами:

- зонной пе­рекристаллизацией расплава с близким к стехиометрии CdTe составом в контро­лируемой паровой фазе. В результате которого возможно получить электрически однород­ные кристаллы n-типа проводимости, в которых с по­нижением температуры ниже 300 К обнаруживается характерный для решеточного рассеяния рост холловской подвижности. Пластины из таких слитков получались скалыванием и имели зеркальные плоскости (001), которые не нужда­лись в дополнительной обработке.

- газофаз­ным метод, что приводило к легированию CdTe йодом. Получаемые кристаллы были полуизолирующими и также не нуждались в обработке поверхности.

Кристаллы тройных соединений I-III-VI₂ выращивались из расплава (Сu-InSe₂, CuInS₂ и AgInS₂), либо из газовой фазы (CuInS₂ и CuGaS₂).

Особенно активно используется тройное соединение Сu-InSe₂ в качестве поглощающего слоя в высокоэффективных солнечных элементах. При ширине запрещённой зоны Eg ≈ 1,05 эВ оно характеризуется исключительно высоким коэффициентом поглощения (α ≥ 105 см–1).

Тонкоплёночные структуры на основе CuInS2 также обладают высоким коэффициентом поглощения (α ≈ 104…105 см–1) и оптимальной шириной запрещенной зоны для изготовления эффективных солнечных элементов. [171]

Одной из главных проблем, возникающих при использовании соединений I-III-VI₂, является наличие отрицательного коэффициента термического расширения в области низких температур.

Поверхность соединений CuInS₂ и CuGaS₂ не нуждалась в обработке и имела ориентацию (112), тогда как полу­ченные из расплава образцы после резки обрабатывались механически, а затем химически полировались.

Был разработан способ создания нового класса фотопреобразователей. Состоящий в том, что на стеклянную пластину с полупрозрачным слоем металла (Mo, Ni, d = 0,5 мкм) помещалась капля естест­венного белка. Пластина полупроводника вводилась в контакт с поверхностью белка таким образом, что жидкий белок "зажимался" между металлизированной поверхностью стекла и пластиной полупроводника, заполняя предоставляемый ему зазор.

Таблица 1.1 - Фотоэлектрические свойства контактов CdTe и его тройных аналогов I-III-VI₂ с белком (Т = 300 К)

Соедине­ние	Тип про­водимо­сти	1/R∙e, см-3	Ђω1,эВ	S, эВ-1	Su,В/Вт	Si,мА/Вт	δ½,эВ
CdTe	n	1016	1,51	38	103	45	1,82
	p	108	1,48	90	104	-
CuInSe2	р	3∙1017	1,02	50	570	18	2,00
CuInS2	р	2∙1016	1,53	60	1∙104	7	2,02
CuGaS2	р	107	2,48	40	3-103	-	1,84

После завершения процедуры посадки полупроводника на контакте подложкой через слой положение пластины фиксировалось относительно стекла с помощью диэлектрического лака. Собранная таким образом система полупроводник-белок-металл (рисунок 1.1) снабжалась электрическими контактами и позволяла исследовать фотоэлектрические явления в двух различных геометриях освещения.

Изучены фотоэлектрические свойства полученных структур в естественном ли­нейно поляризованном излучении. Установлен широкополосный характер фоточувствительности структур в диапазоне между шириной запрещенной зоны полупроводника и энергией ≈ 3,5 эВ, которая принята за псевдощель в зонном спектре белка.

Показано, что естественный фотоплеохроизм полупроводника воспроизводится и для его контакта с белком.

1 - стеклянная пластина, 2 - полупрозрачный слой металла, 3 - слой естественного белка, 4 - полупроводник, 5 - диэлектрический лак

Рисунок 1.1- Конструкция и схема освещения гетероконтакта полупроводник-белок

Селенид цинка (ZnSe) принадлежит к числу наиболее перспективных широкозонных материалов A^IIB^VI и находит широкое применение устройствах коротковолновой полупроводниковой электроники и систем отображения информации. Это обусловлено в первую очередь тем, что за последнее десятилетие научились выращивать высококачественные монокристаллы достаточно больших размеров. Благодаря этому получило развитие еще одно перспективное направление применения монокристаллического ZnSe, связанное с его использованием в качестве прямого преобразования энергии высокоэнергетического излучения в электрический ток. Исследования фоточувствительности структур раз­личных типов на основе монокристаллов ZnSe проводятся исключи­тельно в неполяризованном излучении. В тоже время ZnSe относится к числу материалов, которые могут иметь фазы переменного состава, что требует прецизионного контроля условий существования вещества в процессе роста.

В работе [5] рассмотрены результаты первых исследований фоточувствительности в естественном и линейно поляризованном излучении нескольких типов струк­тур, созданных термообработкой ZnSe в разных условиях. Для получения фоточувствительных структур использовались монокристал­лы n-ZnSe, выращенные из расплава, состав которых был близок к стехиометрическому составу соединения. Монокристаллы имели структуру сфалерита с па­раметром кристаллической решетки [9]. Удельное сопротивление таких кристаллов составляет р ≈ 10¹⁰ Ом∙см и концентрация электронов n ≈ 10 см^-3 при температуре Т = 300 К. В интегральном свете кристаллы однородно окрашены в светло-желтый цвет.

Для создания фоточувствительных структур применялась термообра­ботка монокристаллов n-типа проводимости при температуре Т ≈500° С в сухой воздушной среде. Для этого использовались монокристаллические пластины с размерами 5x4x2 мм³, сколотые по кристаллографической плоскости (100). В результате термообработки на поверхности пластин об­разуются однородно окрашенные слои р-типа проводимости. С увеличением времени термообработки до 200 мин наблюда­лось изменение окраски слоя от лиловой до темно-вишневой. Толщины слоев при этом не превышали 1 мкм.

При аналогичных режимах термообработки при помещении кристал­лов n-ZnSe в вакуумную ампулу и доводя до самых больших значении времени термообработки не вызыва­ет каких-либо изменений в окраске исходных кристаллов, хотя и происходит конверсия типа проводимости п —> р в приповерхностной области пластин. Следует, что изменение окраски приповерхностной области ZnSe при термо­обработке кристаллов на воздухе связано с образовани­ем интерференционных окисных слоев. Конверсия типа проводимости n-ZnSe в условиях вакуума отражает только измененные отклонения от стехио­метрии в результате диффузионного выхода преимущественно атомов Zn и к возникновению акцепторных центров Vz_n.

В работе [8] приведены оптико-электрические характеристики фототранзи­сторов на основе антиманида индия. Коэффициент усиления растет с увеличением тока базы. При фиксированном значении базового тока фототран­зисторы могут работать как линейные фотоприемники в широком интервале значений освещенности. Спектральные характеристики имеют П-образный вид с границами чувствительности 1,8-1,5 мкм.

В работе [12] излагаются результаты исследования спектров фоточувствительности гетеропереходов эпитаксиальный n-GaAs-аморфная пленка As₂Se₃ [12]. Исследование гетеропереходов кристалл-аморфная пленка представляет ин­терес, поскольку с изменением состава пленки появляется возможность целена­правленно изменять свойства таких гетеропереходов. При больших напряжениях разделение носителей осуществляется внешним по­лем. При отсутствии вешнего напряжения (Uc < 1 В) разделение фотогенерированных носителей происходит на барьерах, существующих в гетероструктуре.

Для обоснования возможных путей улучшения параметров фотопреобразо­вателей [14] на основе тонкопленочных поверхностно-барьерных структур анализируются особенности фотоэффекта в гетеропереходах с величиной фо­тоактивной области, соизмеримой с протяженностью области пространственного заряда (ОПЗ). Приводятся результаты по созданию оптимального пространст­венного распределения электрического поля в фоточувствительной составляю­щей преобразователя. Разработанные структуры позволяют сохранить необходимую про­тяженность ОПЗ и увеличить электрическое поле у границы раздела гетеропере­хода.

В на­стоящее время соединения A^IIB^VI широко используются для преобразователей физических величин в электрические.

В данной работе приведены результаты исследования оптических и фотоэлектрических свойств структур на основе по-ликристаллических пленок CdS, полученных методом теплового экрана на хо­лодной стеклянной подложке с токопроводящей пленкой SnO₂ [15]. Исследовано распределение поперечной фото-ЭДС в образцах гетерост­руктуры Ge-GaAs со слоем оксида (≈ 15А) на границе раздела.

С помощью ме­тодики одновременного возбуждения модулированным и не модулированным излучением обнаружена долговременная релаксация фото-ЭДС в гетероструктурах. Энергетические барьеры локализова­ны на поверхности пленки Ge и подложки GaAs, прилегающих к окислу, распо­ложенному между ними. Градиенты темновой концентрации носителей тока в пленке и подложке направлены в противоположные стороны. Переходной слой формируется в процессе роста. Отмечена необходимость учета вклада в реги­стрируемый сигнал напряжения фотопроводимости, возникающей на частоте модуляции в поле, которое появляется на образце вследствие немодулированной подсветки [16].

Изучено [17] влияние величины (0-20 В) и полярности внешнего напряже­ния, спектрального состава падающего света (λ = 350 и 510 нм) на величину темнового (I_n) и фототока (Ip) и вид кинетических кривых для гетеросистемы "арсенид галлия - сульфид кадмия". Форма кинетических кривых темнового и фотото­ка остается неизменной во всем интервале внешних напряжений (-20-20 В). На кинетических кривых темнового тока в начальный момент времени наблюдается отчетливый максимум, после чего ток релаксирует до постоянной величины. При воздействии светом (λ = 350 и 510 нм) фототок в гетеросистеме плавно увеличи­вается, достигая стационарного участка. Обнаружен "электретный эффект" при воздействии на гетеросистему "TlN₃-CdS" внешнего напряжения отрицательного потенциала со стороны T1N₃. Предложен механизм переноса носителей заряда через границу раздела "TlN₃-CdS".

1.1.3. Трехкомпонентные полупроводниковые соединения

Тройные полупроводниковые соединения и их твердые растворы с решеткой халькопирита используются как материалы для фотовольтаических систем. Наиболее эффективные солнечные элементы (~ 18 %) созданы из тонких пленок Cu(In, Ga) (МИГС). Прямозонный полупроводник CuInSe2 и твердые растворы на его основе признаны наиболее перспективными материалами для создания солнечных элементов (CЭ) нового поколения - высокоэффективных тонкопленочных фотопреобразователей большой площади. По этой причине в по­следние годы усиливаются фундаментальные физико-технологические исследо­вания тонкопленочных солнечных элементов (СЭ) из тройных соединений этого класса.

Большой интерес к CuInSe2 и твердым растворам на его основе обусловлен тем, что сложный энергетический спектр электронов и анизотропия оптических свойств позволяют создавать на основе халькопиритных кристаллов световых диодов фотодетекторы, элементы солнечных батарей, когерентные и некогерентные источники поляризованного излучения.

В работе [10] представлены результаты применения поляризационной фотоэлектрической спектроскопии к изучению солнечных элементов, содержа­щих слои МИГС в контакте с широкозонными слоями CdS и ZnO нескольких толщин.

Для осаждения слоев МИГС в качестве подложек применялись покрытые молибденом стеклянные пластины толщиной до 0,5 мм. Нанесение пленок МИГС с толщинами до 2 мкм осуществлялось в системе с высоким вакуумом (~ 10^-8 Тор) из индивидуальных для каждого из компонентов источников в еди­ном процессе испарения на нагретые до температуры 600 °С подложки. Состав полученных пленок контролировался посредством рентгеновской спектроскопии (EDX) и в излученных структурах был: Си - 23,58; In - 20,06; Ga - 6,62; Se - 49,74 вес.%. На поверхность МИГС последовательно методом термического испарения наносился слой CdS, а затем магнетронным распылением исходной мишени фронтальный слой ZnO. Толщина слоев CdS и ZnO в исследованных структурах дана в таблице. Помимо структур ZnO/CdS/МИГС на основе пленок МИГС ва­куумным термическим испарением индия были созданы также поверхностно-барьерные структуры.

Полученные описанным способом структуры монтировались на столике Фе­дорова СТФ-1, который позволял с точностью не хуже 1° изменять угловые ко­ординаты фронтальной плоскости структур относительно направления падающе­го на них излучения.

Основные фотоэлектрические параметры исследованных структур приведены в таблице 1.3.

Таблица 1.3 Фотоэлектрические свойства тонкопленочных структур на основе Cu( In, Ga)Se₂ при Т = 300 К

Тип структур № образца	dCdS, нм	dZnO, нм	Uoc, мВ	β	η, %	s, эВ1	δ½, эВ	ђωm, эВ	РI,%
In/МИГС MG-388	-	-	353,7	-	0,5	46	2,2	1,6	-
ZnO/CdS/МИГС MG-388-73	50	500	595,3	66	11,2	58	1,45	2,03	14
ZnO/CdS/МИГС MG-388-124	100	500	595,6	68	11,4	40	1,36	1,95	17
ZnO/CdS/МИГС MG-388-74	100	1000	619,7	79	12,2	46	1,34	1,64	11

Установлено, что коэффициент наведенного фотоплеохроизма понижается, а квантовая эффективность фотопреобразования солнечных элементов повышает­ся с ростом толщины фронтального слоя. Экспериментальные угловые и спек­тральные зависимости наведенного фотоплеохроизма связываются с антиотражающими свойствами фронтальных слоев ZnO. Сделан вывод о возможностях использования поляризационной спектроскопии фоточувствительности для экс­прессной диагностики готовых солнечных элементов и оптимизации технологии их получения.

Полупровод­никовые гетероструктуры CuInSe₂/CdS имеют соответствующие приборным тре­бованиям электрические характеристики. В работе [23] впервые описан метод получения таких структур, их элек­трические и спектральные характеристики.

Солнечные элементы на основе гетероструктур AlGaAs/GaAs, вследствие большой эффективности и повышенной радиационной стойкости, широко ис­пользуются в космических солнечных батареях.

Впервые солнечные элементы на основе гетероструктур n-GaAs-p-AIGaAs были предложены и созданы в ФТИ им. А.Ф.Иоффе [25, 26]. В качестве широкозонного окна материала был использован твердый раствор AlGaAs, практически полностью прозрачного для солнечного излучения, обеспечивает пассивацию поверхности фотоактивной области и достижение величин КПД, близких к предельным теоретическим значениям.

Значительный объем исследований привел к созданию гетеро-фотоэлементов в системе А1GaAs с высокими фотоэнергетичесними параметрами как для прямого, так и для концентрированного солнечного излучения

Методом низкотемпературной жидкофазной эпитаксии, были созданы [16] многослойные гетероструктуры AlGaAs/GaAs, обеспечившие достижение рекордных значений КПД для солнеч­ных элементов с одним р-п-переходом: 24,6 % для 100 "солнц" в условиях кос­моса и 27,5 % для 100 - 200 "солнц" в наземных условиях. Такие значения КПД были достигнуты благодаря уменьшению толщины фронтального слоя Al_0,9Ga_0,1As до 30 - 50 нм, кристаллизации высококачественного материала в ак­тивной области и созданию тыльного потенциального барьера, выполненного из Al_0,1Ga_0,9As, обеспечивающего увеличение эффективности собирания генериро­ванных светом носителей тока (рисунок 1.2).

В последние годы для изготовления гетероструктур AlGaAs/GaAs для солнеч­ных элементов начал широко использоваться метод МОС-гидридной эпитаксии (метод газофазной эпитаксии из металл-органических соединений).

Рисунок 1.2 - Схема гетероструктурного солнечного элемента с тыльным потенциальным барьером из n-AlGaAs: Те и призматическим фронтальным покрытием, используемым для уменьшения оптических потерь на затенение фронтальными полосковыми контактами

Значительный интерес представляет получаемая этим методом гетероструктура солнечного элемента со встроенным брэгговским зеркалом (рисунок 1.3, с). В разработанной в ФТИ структуре на месте тыльного потенциального барьера из­готавливается многослойное диэлектрическое зеркало, состоящее из 24-х чере­дующихся слоев GaAs (60 нм) и AlAs (70 нм). Коэффициент отражения от такого зеркала составляет ~ 95 % в спектральном интервале 750 900 нм. Это обеспе­чивает отражение в активную область части солнечного излучения, не поглощен­ного в базовом слое, что позволяет при уменьшении толщины базовой области и меньших значениях длин диффузного смещения сохранить высокую эффектив­ность собирания носителей тока, генерированных светом. Следствием является повышение радиационной стойкости солнечных элементов.

Для достижения больших значений эффективности при высокой концентра­ции солнечного излучения должны быть снижены омические потери при сохра­нении высоких значений фототока и рабочего напряжения. В работе [28] эти це­ли были достигнуты благодаря созданию оптимальной гетероструктуры Al­GaAs/GaAs методом низкотемпературной (600-400 °С) жидкофазной эпитаксии оптимизированной для работы на сверхвысоких степенях концентрирования солнечного излучения (1000-2500 солнц). Максимально достигнутые значения эффективности составили 25,1 % при 500 солнцах, 25 % при 1000 солнц и 22,8 % при 2000 солнц для излучения с воздушной массой AMI,5. Создание таких эле­ментов открывает перспективы уменьшения более чем на 3 порядка площади солнечных элементов и, как следствие, существенного снижения стоимости электроэнергии, вырабатываемой энергоустановками с концентраторами солнеч­ного излучения.

Исследованные ГФ выращивались при температурах ≈ 550-750 °С методом жидкофазной эпитаксии из растворов-расплавов системы Ga-Al-As. В качестве подложек использовались ориентированные в плоскости (100) пластины GaAs : Sn с концентрацией свободных электронов до 10¹⁸ см^-3 при Т = 300 К. Выращен­ные слои, согласно микрозондовым исследованиям, имели состав Ga_0,15Al_0,85As и их толщина d₁ ≈0,15 мкм. Концентрация дырок в широкозонных слоях за счет легирования примесью магния достигала 10¹⁸ см^-3. В созданных на основе таких ГФ солнечных элементах были достигнуты кпд 24,6 % (АМО, 100 Солнц) и 27,5 %(АМ 1,5, 100 Солнц).

Рисунок 1.3 - Схемотехническое изображение (слева) и распределение ширины запрещенной зоны E_g (справа) для каскадных солнечных элементов двух типов: a, b - монолитная конструкция с туннельным р⁺-п⁺-переходом; с, d - каскадные элементы с механической стыковой, соединенныес помощью контактной сетки

Напыление пленок проводилось в вакууме порядка 10^-5 Торр с помощью лазера, работающего в режиме свободной генерации (λ = 1,06 мкм, t_imp = 10^-3 с, Eimp = 150 - 180 Дж). Подложками служили химически очищенные стекла, температура которых поддерживалась на уровне 450 - 480 °С. Толщина полученных слоев составляла 0,6 - 0,8 мкм. Пленки имели, как правило, n-тип проводимости с концентрацией свободных носителей ~ 1,6-10¹⁷ см^-3 и холловской подвижностью ~ 95 см²/В-с при 300 К. Методом посадки на прямой оптический контакт таких пленок со слоистыми полупроводниками A^IIIB^VI (InSe, GaSe) впервые получены выпрямляющие гетеропереходы с выраженным фотовольтаическим эффектом. Максимальная фоточувствительность таких гетеропереходов достигает 10-10³ В/Вт.

В таблице 1.4 приведены фотоэлектрические свойства ГФ pGa_0,15Al_0,85As

Таблица 1.4 - Фотоэлектрические свойства ГФ pGa_0,15Al_0,85As при Т = 300 К

Тип ГФ	№ образца	ђω, эВ	s, эВ-1	δ½, эВ	Δђωm, эВ	I2,5/Im	Smi, мА/Вт
А	1	1,40	190	1,45	1,40-1,68	0,65	80
В	2	1,40	115	1,10	1,55-1,65	0,53	10
В	3	1,40	190	0,88	1,40-1,63	0,32	48
В	4	1,44	80	1Д7	1,55-1,72	0,67	33
В	5	1,40	90	1,04	1,50-1,65	0,41	58

Исследованы световые ВАХ изготовленных осаждением в химической ванне тонкопленочных СЭ на основе халькогенидов свинца и гетероструктуре CuInSe₂/CdS с различной толщиной слоев CdS и CuInSe₂. Получены типичные для СЭ параметры: напряжение холостого хода 365 эВ, плотность тока к.з. 12 мАс^-2 , коэф­фициент заполнения 61 % и КПД 3,1 % при интенсивности освещения 85 мВт∙см^-2 для СЭ с активной площадью 0,1 см² . Кроме того, на СЭ с наилуч­шими характеристиками изучены темновые ВАХ и ВФХ, а также спектральные характеристики [35].

Исследовались также спектральные характеристики. Поскольку раствори­мость сульфида свинца в сульфиде и селениде кадмия ничтожна, спектральная характеристика в видимой области определяется в основном соотношением в об­разце сульфида и селенида кадмия, а также наличием меди. После облучения электронами на образцах с PbS не обнаружено изменения диапазона чувстви­тельности и дины волны, на кривой наблюдался пик фототока (λ_mах = 575 нм), в то время как на образцах без узкозонного компонента происходило резкое уменьшение величины пика фототока и значение λ_mах сдвигалось в коротковол­новую область на 20 нм.

Частотные характеристики фототока, протекающего через исследуемые пленки, снимали при освещении белым светом, интенсивность которого модули­ровалась с помощью механического модулятора по синусоидальному закону в диапазоне частот от 0 до 3 кГц. При сравнении времен фотоотклика внимания заслуживают следующие факты.

Времена фотоотклика для образцов с PbS при одинаковых условиях эксперимента получались всегда меньшими или равными временам фотоотклика для образцов без PbS (1,57 х 10^-5-2,57 х 10^-4с). После облучения электронами допороговых энергий времена фотоот­клика образцов с PbS уменьшались в 3-4 раза (с 6,6 х 10^-5-2,3 х 10^-4 до 1,5 ∙ 10^-5 -6,3 ∙ 10^-5 с в зависимости от свещенности и технологии изготовления образца). Для образцов без PbS, напротив, были получены более стабильные значения времен фотоотклика: до облучения - (2,4 - 6,8) ∙ 10^-4с, после облучения - (1,8-6,3) ∙10^-4с, т.е. изменение составляло не более 25 %. С понижением температуры от 270 до 80К характер изменения времени фотоотклика после облучения остался прежним.

У всех исследуемых образцов зависимость времени фотоотклика от температуры сильнее после облучения электронами, чем до него. Врезультате можно сде­лать вывод, что добавление в шихту PbS существенно повышает деградационную стойкость статических характеристик (люкс-омные, спектральные), не оказывая при этом воздействия на кинетику фотоотклика.