[發(fā)明專利]輸出電壓為6V的GaAs激光光伏電池及其制作方法

在審

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201310071968.9
• 申請(qǐng)日: 2013-03-07
• 公開（公告）號(hào): CN104037251A
• 公開（公告）日: 2014-09-10
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 趙春雨;董建榮;于淑珍;趙勇明;李奎龍;孫玉潤;曾徐路;楊輝
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 中國科學(xué)院蘇州納米技術(shù)與納米仿生研究所
• 主分類號(hào): H01L31/046
• 分類號(hào): H01L31/046;H01L31/0693;H01L31/18
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種激光光伏電池，尤其涉及一種輸出電壓為6V的GaAs激光光伏電池及其制作方法。

背景技術(shù)

激光供能系統(tǒng)是一個(gè)創(chuàng)新的能量傳遞系統(tǒng)，憑借這個(gè)系統(tǒng)，將激光光源發(fā)出的光通過光纖輸送到激光光伏電池上，可以提供穩(wěn)定的電源輸出。通過光纖傳導(dǎo)光轉(zhuǎn)化為電比傳統(tǒng)的金屬線和同軸電纜電力傳輸技術(shù)有更多的優(yōu)點(diǎn)，可以應(yīng)用在需要消除電磁干擾或需要將電子器件與周圍環(huán)境隔離的情況下，在無線電通信、工業(yè)傳感器、國防、航空、醫(yī)藥、能源等方向有重要應(yīng)用。激光光伏電池的工作原理與太陽能電池類似，只是可以獲得更高的轉(zhuǎn)換效率，更大的輸出電壓，能傳遞更多的能量，光源采用適合光纖傳輸?shù)?90?nm?-?850?nm波長的激光。

常規(guī)的6V電壓輸出的激光光伏電池通常為將符合激光光斑大小的圓形電池平均分配成相同大小相同形狀的六個(gè)子電池，如圖1，這樣將在子電池的中心交叉隔離槽處產(chǎn)生更大的槽，將大大減小電池中心處有源區(qū)的面積。另外從光纖射出的光能量密度呈高斯分布或接近于高斯分布，導(dǎo)致入射到電池中央的光的能量最強(qiáng)，所以圖1中常規(guī)的激光電池結(jié)構(gòu)會(huì)降低電池的光電轉(zhuǎn)換效率。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的提供一種輸出電壓約為6?V的GaAs激光光伏電池結(jié)構(gòu)，其可有效增加電池中心有源區(qū)面積，從而提高激光光伏電池的轉(zhuǎn)換效率。

為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供如下技術(shù)方案：

本申請(qǐng)公開一種輸出電壓為6V的GaAs激光光伏電池，所述的激光光伏電池包括隔離槽，該隔離槽將所述的光伏電池分隔成6個(gè)電池單元，包括1個(gè)第一電池單元，以及環(huán)繞設(shè)于所述第一電池單元四周的5個(gè)第二電池單元，電池單元之間串聯(lián)連接。

作為本發(fā)明的進(jìn)一步改進(jìn)，所述的光伏電池包括依次形成于半絕緣襯底上的N型導(dǎo)電層、P/N結(jié)電池、P型窗口層和P型接觸層，所述的隔離槽分別貫穿所述P型接觸層、P型窗口層、P/N結(jié)電池和N型導(dǎo)電層。

優(yōu)選的，所述的光伏電池還包括位于所述N型導(dǎo)電層和P/N結(jié)電池之間的勢壘層。

優(yōu)選的，所述第一電池單元的截面為圓形，所述的5個(gè)第二電池單元截面積相同，且其截面為弧形，所述的5個(gè)第二電池單元環(huán)繞所述第一電池單元構(gòu)成一個(gè)圓柱體結(jié)構(gòu)。

作為本發(fā)明的進(jìn)一步改進(jìn)，對(duì)于均勻的圓形激光光斑，所述的第一電池單元和每一個(gè)的第二電池單元的受光面積相等。

作為本發(fā)明的進(jìn)一步改進(jìn)，對(duì)于中心對(duì)稱的非均勻圓形激光光斑，?所述的5個(gè)第二電池單元具有相同的受光面積，且所述的第一電池單元和每一個(gè)的第二電池單元的光電流相等。

相應(yīng)地，本申請(qǐng)還公開了一種輸出電壓為6V的GaAs激光光伏電池的制作方法，包括：

（1）在半絕緣襯底上生長N型導(dǎo)電層；

（2）在上述N型導(dǎo)電層上生長勢壘層；

（3）在上述勢壘層上依次生長N型吸收層和P型吸收層形成P/N結(jié)電池；

（4）在上述P/N結(jié)電池上生長P型窗口層；

（5）在上述P型窗口層上生長P型接觸層用作歐姆接觸；

（6）依次刻蝕P型接觸層、P型窗口層、P/N結(jié)電池、勢壘層、N型導(dǎo)電層直至露出半絕緣襯底或部分刻蝕半絕緣襯底以形成隔離槽；

（7）制備正電極、負(fù)電極、減反射層以及電極引線，獲得目標(biāo)產(chǎn)品。

作為本發(fā)明的進(jìn)一步改進(jìn)，所述導(dǎo)電層為N型摻雜濃度1×10^18?cm^-3以上的GaAs導(dǎo)電層；所述勢壘層為摻雜濃度1×10^18?cm^-3以上的N型AlGaAs或AlGaInP)?勢壘層；所述P型窗口層為摻雜濃度在1×10^18?cm^-3以上的窗口層；所述P型接觸層為摻雜濃度在2×10^18?cm^-3以上的GaAs接觸層。

作為本發(fā)明的進(jìn)一步改進(jìn)，所述步驟（7）中，依次刻蝕P型接觸層、P型窗口層、P/N結(jié)電池、N型勢壘層，直至露出N型導(dǎo)電層以形成負(fù)電極窗口，而后再經(jīng)該負(fù)電極窗口于N型導(dǎo)電層上制備負(fù)電極，在P型接觸層上制備正電極。

本申請(qǐng)還公開了一種GaAs激光光伏電池，所述的激光光伏電池包括隔離槽，該隔離槽將所述的光伏電池分隔成多個(gè)電池單元，包括1個(gè)第一電池單元，以及環(huán)繞設(shè)于所述第一電池單元四周的多個(gè)第二電池單元，電池單元之間串聯(lián)連接。

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)在于：

1.?本發(fā)明設(shè)計(jì)一種輸出電壓約為6?V的GaAs激光光伏電池結(jié)構(gòu)可避免電池中心產(chǎn)生較大的槽；