[發明專利]具有光冷/光熱轉換功能的半導體元器件

有效

• 申請號: 201310372037.2
• 申請日: 2013-08-23
• 公開（公告）號: CN103489948A
• 公開（公告）日: 2014-01-01
• 發明（設計）人: 趙崢;王宇昶
• 申請（專利權）人: 趙崢;王宇昶
• 主分類號: H01L31/052
• 分類號: H01L31/052;H02S10/30
• 代理公司: 上海漢聲知識產權代理有限公司 31236
• 代理人: 胡晶

1.一種具有光冷/光熱轉換功能的半導體元器件，其特征在于，包括從上至下依次排列的具有光伏效應的太陽能電池層、第一導熱絕緣層、第一導電導熱層、具有帕爾貼效應的P?N結層、第二導電導熱層、第二導熱絕緣層以及散熱片；其中：

所述太陽能電池層將太陽能轉化成電能，其具有陽極及陰極；

所述第一導熱絕緣層使所述太陽能電池層與所述第一導電導熱層之間電絕緣，但熱傳導；

所述第一導電導熱層將所述具有帕爾貼效應的PN結層產生的冷或熱進行傳遞，且所述第一導電導熱層包括多個第一導電導熱單元；

所述具有帕爾貼效應的P?N結層包括多個PN結，每個PN結與一個第一導電導熱單元對應，每個PN結包括P型半導體和N型半導體，所述P型半導體和所述N型半導體通過與其對應的第一導電導熱單元相連，形成PN結；

所述第二導電導熱層將所述具有帕爾貼效應的PN結層產生的熱或冷進行傳遞，且所述第二導電導熱層包括多個第二導電導熱單元；所述多個PN結中的第一個PN結的P型半導體通過一個第二導電導熱單元引出，形成所述具有帕爾貼效應的P?N結層的陽極；所述多個PN結中的最后一個PN結的N型半導體通過一個第二導電導熱單元引出，形成所述具有帕爾貼效應的PN結層的陰極；且所述多個PN結之間依次通過對應的第二導電導熱單元串聯連接；

所述第二導熱絕緣層使所述第二導電導熱層與所述散熱片之間電絕緣，但熱傳導；

所述散熱片將所述第二導熱絕緣層傳導的熱或冷進行傳遞；

當所述太陽能電池層的陽極和陰極分別與所述具有帕爾貼效應的PN結層的陽極和陰極相連時，所述第二導電導熱層吸收熱量制冷，所述第一導電導熱層釋放熱量制熱；反之，所述第二導電導熱層釋放熱量制熱，所述第一導電導熱層吸收熱量制冷。

2.如權利要求1所述的具有光冷/光熱轉換功能的半導體元器件，其特征在于，所述太陽能電池層的陽極和陰極分別引出接線端子，所述具有帕爾貼效應的PN結層的陽極和陰極分別引出接線端子，所述太陽能電池層的陽極和陰極的接線端子通過一冷熱切換開關控制，使其分別與所述具有帕爾貼效應的PN結層的陽極和陰極的接線端子相連或分別與所述具有帕爾貼效應的PN結層的陰極和陽極的接線端子相連。

3.如權利要求1或2所述的具有光冷/光熱轉換功能的半導體元器件，其特征在于，所述太陽能電池為晶硅太陽能電池或非晶硅太陽能電池或異致結太陽能電池或III-V族元素的太陽能電池。

4.如權利要求3所述的具有光冷/光熱轉換功能的半導體元器件，其特征在于，所述非晶硅太陽能電池為薄膜太陽能電池或柔性太陽能電池。

5.如權利要求3所述的具有光冷/光熱轉換功能的半導體元器件，其特征在于，所述異致結太陽能電池為HIT太陽能電池。

6.如權利要求3所述的具有光冷/光熱轉換功能的半導體元器件，其特征在于，所述III-V族元素的太陽能電池為聚光電池。

7.如權利要求1或2所述的具有光冷/光熱轉換功能的半導體元器件，其特征在于，所述第一導熱絕緣層與所述第二導熱絕緣層為陶瓷。

8.如權利要求1或2所述的具有光冷/光熱轉換功能的半導體元器件，其特征在于，所述散熱片的材質為金屬或工程塑料或導熱橡膠或陶瓷。

9.如權利要求8所述的具有光冷/光熱轉換功能的半導體元器件，其特征在于，所述散熱片的材質為鋁合金。

10.如權利要求1或2所述的具有光冷/光熱轉換功能的半導體元器件，其特征在于，所述具有帕爾貼效應的PN結層的半導體材料為Bi₂Te₃/Sb₂Te₃體系半導體材料、PbTe體系半導體材料、SiGe體系半導體材料、方鈷礦型熱電材料、Zn₄Sb₃、金屬硅化物、氧化物、納米復合材料中的任一種。

11.如權利要求10所述的具有光冷/光熱轉換功能的半導體元器件，其特征在于，所述方鈷礦型熱電材料為CoSb₃。

12.如權利要求10所述的具有光冷/光熱轉換功能的半導體元器件，其特征在于，所述金屬硅化物為β-FeSi₂、MnSi₂、CrSi₂中的任一種。