5) Просветление поверхности солнечного элемента

Коэффициент отражения поверхности полупроводника определяется формулой : R⁰() = {[n⁰() - 1] / [n⁰() + 1]}², где n⁰ - коэффициент преломления, который для кремния равен 3.5 ,что приводит для кремния к значению R⁰ =30%. Поскольку для непрозрачного фотоэлемента коэффициент отражения в спектральном интервале   +d связан с коэффициентом поглощения А₀ в этом же спектральном диапазоне соотношением R⁰()+A⁰()=1, то получаем для кремния А⁰=70%. Для повышения А⁰ применяют просветление, т.е. наносят на поверхность тонкую пленку с показателем преломления n и толщиной d₁ , которые выбираются таким образом, чтобы световая волна, отраженная от передней поверхности покрытия, за счет интерференции гасилась волной, отраженной от границы между пленкой и полупроводниковым материалом. Коэффициент отражения от полупроводника, покрытого пленкой, может быть рассчитан по следующим формулам :

R⁰ =(g +g +2g g cos2 )/(1+g g +2g g cos2 ) (14) ,

где g₁=(n⁰ -n )/(n⁰+n ) ; g₂=(n -n )/(n +n ) ;  =2n d / ; n - показатель преломления среды, из которой падает свет (для вакуума n =1); n - показатель преломления пленки, d₁ -ее толщина, а  -длина волны, на которой осуществляется просветление. Минимальное значение коэффициента отражения, равное 0, достигается при cos 2₁=-1 и g₁=g_2. Из первого условия следует, что 2₁=, 3, 5. Целесообразно выбрать 2₁=, так как при этом оказывается, что условие просветления лучше выполняется для соседних длин волн. Отсюда вытекает, что толщина пленки должна быть

d₁=/4n (15).

Второе условие выполняется при n = . Поскольку (14) выполняется лишь на одной длине волны, то ясно, что для других длин волн коэффициент отражения будет отличен от нуля. Для получения нулевого отражения в интервале длин волн используются многослойные просветляющие покрытия. При наличии просветляющего покрытия зависимость коэффициента отражения от длины волны определяется формулой (14) , в которой g₁=g₂= ( - )/( - )=g₁₂. Нетрудно показать, что g1. Так, при n =1.5 и показателе преломления кремния n =3.5 получаем g=0.21. В связи с этим всеми членами в знаменателе (10) по сравнению с единицей можно пренебречь и тогда

R⁰() = 2g [1+cos¹], где ¹ - частота света, на который фотоэлемент полностью просветлен [R⁰(¹)=0]. Для кремниевого фотоэлемента отражается 5-8% фотонов. Дальнейшее снижение отражения в интервале длин волн возможно при использовании многослойных просветляющих покрытий.

• 8) Следует отметить, что уравнение (4) справедливо при освещении р-п перехода светом произвольного спектрального состава, изменяется лишь значение I_F . Если известен спектральный состав падающего излучения, то функция генерации представляется в виде суммы (интеграла) монохроматических составляющих с числом фотонов dg₀ =G()d/2  . Решение для света произвольного спектрального состава получается, если в решении для монохроматического света заменить g₀ на dg₀ и просуммировать (проинтегрировать) полученное выражение по всем спектральным интервалам (всем частотам). В выражении для вольт-амперной характеристики это приводит к тому, что фототок оказывается равным сумме фототоков всех спектральных составляющих:

I_F =Sq Q()G()d()/2  *

11