Глава 6. ТОНКИЕ ПОЛИКРИСТАЛЛИЧЕСКИЕ ПЛЕНКИ ДЛЯ СОЛНЕЧНЫХ ЭЛЕМЕНТОВ
6.1. ОПТИЧЕСКИЕ ЯВЛЕНИЯ В ТОНКИХ ПЛЕНКАХ
Оптические явления в тонких пленках будут рассмотрены очень бегло — в основном с точки зрения их влияния на эффективность фотоэлектрического преобразования энергии пленочными солнечными элементами. Более подробные сведения можно найти в [Heavens, 1965; Clark, 1980].
Примером ряда интересных оптических эффектов в тонких пленках может служить типичная зависимость оптического пропускания пленки
Рис. 6.1. Оптическое пропускание пленки n-CdS, осажденной на натрий-кальциевое стекло методом термического испарения в вакууме. Результаты получены на стандартном спектрофотометре Бексмака ДК-2 с зеркальной оптикой. Пленка на вид прозрачна и не имеет каких-либо дефектов: I — опорный сигнал, соответствующий прохождению света через воздух; 2 - приемник; 3 — пленка; 4 — стекло
CdS с зеркальной поверхностью отражения на стекле (рис. 6.1). В этом случае коэффициент отражения (около 19%) при 
близок к значению, получаемому по формуле
где 
— показатель преломления. Толщину пленки CdS можно вычислить исходя из разности между длинами волн интерференционных максимумов (или минимумов). На спектральной зависимости коэффициента поглощения той же пленки наблюдается менее резкий край поглощения, чем в случае монокристаллов. Связано это с совместным проявлением нескольких эффектов:
во-первых, рассеяния на текстурированной (фасетированной) лицевой поверхности пленки, где изменяются коэффициенты отражения и пропускания; этот эффект усиливается при размерах зерен, соизмеримых сданной волны падающего света [Szczyrbowski, Czapla, 1977];
во-вторых, оптического рассеяния на пустотах и границах зерен внутри пленок [Filinsky, 1972];
в-третьих, несобственного поглощения света, связанного с наличием высокой концентрации дефектов вблизи границ эерен [Bagley е. а., 1979];
в-четвертых, возможность изменения коэффициента оптического поглощения, обусловленного сильными электрическими полями на меж-зеренных границах (эффект Франца—Келдыша) [Bujatti, Marcelja, 1972; Dow, Redfield, 1972].
Некогерентный характер рассеяния и незеркальность отражения и пропускания тонких поликристаллических пленок затрудняют измерения в них оптических характеристик. Данные, получаемые с помощью обычных спектрофотометров, в которых используются приемники с малой апертурой (примерно 
), относятся лишь к зеркальной компоненте пропускания, в то время как в солнечном элементе, для применения в котором предназначена такая пленка, полезный вклад будет также вносить и рассеянный свет. Эту проблему можно устранить, используя приемники с большой апертурой или интегрирующие сферы [Fagen, 1979].
Важным инструментом для измерения оптических постоянных и толщины поликристаллических пленок становится спектроскопическая эллипсометрия. Высокая точность этого метода позволяет обнаруживать небольшие изменения оптических постоянных материала, обусловленные влиянием межзеренных границ [Aspnes, 1976; Bashara, Azzam, 1976].
