Теория фотоэлектрического преобразователя с градиентом запрещенной зоны в области пространственного заряда гетеро-$p{-}n$-перехода

Рассмотрена теория фотоэлектрического преобразователя на основе эпитаксиальной гетероструктуры, имеющей градиент запрещенной зоны в области пространственного заряда гетеро-$p{-}n$-перехода. Эта модель позволяет объяснить высокие значения напряжения холостого хода и фактора заполнения нагрузочной характеристики, экспериментально полученные на таких структурах. Суть ее заключается в том, что в структуре с градиентом запрещенной зоны рекомбинационная точка Шокли–Нойса–Саа попадает в широкозонную область или в градиентный слой. При этом значительно уменьшается рекомбинационный ток, что приводит к улучшению характеристик фотоэлектрического преобразователя. На толщину градиентного слоя существуют ограничения как сверху, так и снизу. Первое из них заключается в том, чтобы рекомбинационная точка не попала в градиентную область, а второе — в том, чтобы в зоне проводимости не образовался «провал», который ухудшает разделение фотоносителей гетеро-$p{-}n$- переходом. Теория, развитая в настоящей работе, позволяет оптимизировать параметры гетеро-$p{-}n$-структуры для создания на ее основе высокоэффективных фотоэлектрических преобразователей, пригодных для работы в условиях как прямого солнечного излучения, так и малых уровней освещенности. Как показывает расчет, наблюдается хорошее согласие между теоретическими и экспериментальными результатами.