Расчет каскадных солнечных элементов на основе соединений A$^{3}$B$^{5}$

Проведен теоретический анализ каскадных солнечных элементов $p{-}n{-}p$ ($n{-}p{-}n$) типа с учетом реальных параметров соединений А$^{3}$В$^{5}$ и твердых растворов на их основе при условиях освещения солнечным излучением с воздушной массой АМО и AM 2.3. Показано, что максимальный КПД 42.5% при AM 2.3 достигается в структуре, в которой узкозонный элемент имеет ${E_{g2}=1.0}$ эВ, а широкозонный ${E_{g1}=1.7}$ эВ. Для создания узкозонной части таких каскадных элементов могут быть использованы твердые растворы Ga$_{x}$In$_{1-x}$As$_{y}$P$_{1-y}$, изопериодические с InР, а также твердые растворы Ga$_{z}$In$_{1-z}$As и GaAs$_{y}$Sb$_{1-y}$ на подложках из GaAs. Оптимальными материалами широкозонных фотоэлементов являются твердые растворы Al$_{x}$Ga$_{1-x}$As и Ga$_{x}$In$_{1-x}$As$_{z}$P$_{1-z}$, согласующиеся по параметру решетки с GaAs. Из анализа температурных зависимостей КПД найдено, что при ${T>450}$ K оптимальными становятся значения ${E_{g2}= 1.4}$ и ${E_{g1}=1.9}$ эВ, которые могут быть реализованы в фотоэлементах на основе системы Al$-$Ga$-$As.