Опубликованы [152] результаты измерений характеристик солнечных элементов с гетеропереходом ITO-Si , изготовленных методом высокочастотного распыления в атмосфере аргона. Установлено, что величина энергетического разрыва по зоне проводимости на границе раздела окисный полупроводник - кремний ∆ЕС равна 0,45 эВ, если пленка ITO содержит 9 мол.% SnO2. Следовательно, электронное сродство пленки ITO этого состава примерно на 0,45 эВ выше, чем у Si , и составляет около 4,5 эВ.
Рис. 3.8.1. Упрощенная равновесная зонная энергетическая диаграмма солнечного элемента структуры окисный полупроводник n-типа — базовый полупроводник ρ-типа (без учета промежуточного слоя) [153].
Был сделан вывод, что вследствие большого значения электронного сродства напряжение, вырабатываемое элементами на гетеропереходах ΙΤΟ-р-Si и ITO-n-Si, недостаточно для эффективного преобразования солнечной энергии, и, следовательно, пленки ITO не подходят для изготовления солнечных элементов. Отсюда следует, что электрические и фотоэлектрические характеристики элементов с гетеропереходом ITO-Si, изготовленных методом высокочастотного распыления, зависят от параметров процесса распыления. Однако в работе [153] утверждается, что для структуры с промежуточным слоем анализ и выводы работы [152] несправедливы. Предполагается, что значение электронного сродства пленок ITO без промежуточного слоя составляет 4,3 эВ [ 153]. По результатам анализа темновых вольт-амперных характеристик, состоящих из двух областей, одна из которых характеризуется значением п1=1,3 (область термоэлектронной эмиссии), а другая - значением п2=2,0 (область рекомбинации в слое объемного заряда), высота барьера в элементе должна составлять 0,85 эВ. В отсутствие промежуточного слоя и поверхностных уровней электронное сродство окисного полупроводника дается выражением [153] 
где
= 1,1 эВ, то получится = 4,3 эВ. Это значение электронного сродства очень близко к тому, при котором величина энергетического разрыва минимальна. Значение электронного сродства зависит от Δ. При термообработке пленок ΙΤΟ значение Δ может достигнуть 0,4 эВ [154].
При наличии поверхностных уровней электронное сродство описывается следующим выражением [95]: 
где Vi - падение напряжения по толщине изолятора, Qs - заряд, встроенный в поверхностные уровни, Qi - связанный заряд в изоляторе.
Таблица 3.8.1. Характеристики некоторых окисных и базовых полупроводников [153]
Расчётное значение электронного сродства в присутствии промежуточного слоя составляет 4,2 эВ [153].
В табл. 3.8.1 приведены данные о кристаллической структуре, параметрах решетки и коэффициентах теплового расширения окисных полупроводников и некоторых базовых полупроводников. Из-за явного несоответствия кристаллической структуры ни при одном сочетании окисного и базового полупроводников не получится элемент с хорошими характеристиками. В отсутствие промежуточного слоя и поверхностных уровней у границы раздела электронное сродство может иметь другое значение, что является причиной расхождения результатов работы [152] с ранее опубликованными [91] данными о высокой эффективности элементов ITO -Si. Характеристики солнечных элементов из прозрачных окисных полупроводников представлены в табл. 3.8.2. В эту таблицу, частично заимствованную из работы [155], добавлены данные, полученные в последнее время.
Деградация солнечных элементов из прозрачных окисных полупроводников
Значительный вклад в изучение этой проблемы внесли Андерсон и др. [117, 118], которые занимались исследованием деградации и влияния концентрации потока излучения, а также ускоренными испытаниями на ресурс солнечных элементов с гетеропереходом Sn2 - Si. При восстановлении SnO2 кремнием образуется тонкий изолирующий слой SiО2 [116], с появлением которого увеличивается последовательное сопротивление элементов. Считается, что слабая деградация этих элементов при повышенных температурах происходит вследствие роста изолирующего слоя со временем. При использовании поликристаллического кремния изолирующий слой получается более толстым. Наличие такого слоя приводит к подавлению фототока в результате захвата и рекомбинации генерированных светом носителей заряда в базовом полупроводнике на уровнях вблизи границы раздела и, следовательно, к снижению эффективности накопления носителей заряда [106]. Это исключает возможность использования таких элементов при концентрации солнечного излучения. Установлено, что при облучении концентрированным солнечным светом фототок насыщения элементов SnO2- n- Si остается линейным до тридцатикратного увеличения плотности потока солнечного излучения [117].
