Dark currents in Cu2S–CdS single crystal heterojunctions. Consequences for photocells

An investigation is made of the dark-current conduction processes in Cu2S–CdS single crystal heterojunctions. The reverse currents are multistep tunneling currents as in thin film Cu2S–CdS photocells, but the number of required steps is smaller. For the forward currents, thermal currents over the barrier are dominant above 300 K, and tunneling currents appear only at lower temperatures. It follows that crystallographic defects enhance the tunneling currents, and that high efficiency solar photocells have to be made with recrystallized CdS layers. A band profile is given, and a photovoltaic mechanism is proposed for the Cu2S–CdS heterojunctions. L'etude des courants d'obscurite dans des heterojonctions Cu2S–CdS monocristal, montre que les courants inverses proviennent d'une conduction par effect tunnel assiste par des recombinaisons sur des niveaux localises dans la bande interdite du CdS. Pour les courants directs, il y a competition entre les courants thermiques conventionnels qui sont predominants au dessus de 300 K et les courants tunnels qui apparaissent a basse temperature. Il s'ensuit que les defauts cristallographiques propres aux couches minces polycristallines favorisent les courants tunnels et que des photopiles solaires performantes doivent ětre faites a partir de couches de CdS recristallisees. Un modele est proprose pour la structure de bande de la jonction et le fonctionnement des photopiles au Cu2S–CdS.