[發明專利]基于納米薄膜熱電偶和超晶格光電結構的微型發電機

在審

• 申請號: 201810208223.5
• 申請日: 2018-03-14
• 公開（公告）號: CN108598207A
• 公開（公告）日: 2018-09-28
• 發明（設計）人: 廖小平;嚴嘉彬
• 申請（專利權）人: 東南大學
• 主分類號: H01L31/0525
• 分類號: H01L31/0525;H01L31/0352;H01L31/028;H01L31/0224;H01L31/18
• 代理公司: 南京蘇高專利商標事務所(普通合伙) 32204
• 代理人: 柏尚春

1.一種基于納米薄膜熱電偶和超晶格光電結構的微型發電機，其特征是：該微型發電機由制作于同一N型硅片襯底(9)上的光電池(1)和熱電式發電機(2)兩個部分構成，中間隔有第一氮化硅薄膜(8)，襯底(9)的受光面(4)上制作有絨面結構(10)、第二氮化硅薄膜(12)和背電場結構(11)；在超晶格結構(13)的上方覆蓋了一層外延的單晶硅薄膜(14)，部分為P型摻雜區域，部分為N型摻雜區域(15)，單晶硅薄膜(14)上淀積了一層二氧化硅層鈍化層(18)，二氧化硅層鈍化層(18)上的電極接觸孔與光電池的基區電極(15)和發射區電極(16)相連；熱電式發電機(2)的主要功能部件為熱電堆，熱電堆一端位于光電池叉指電極的上方，另一端位于光電池叉指電極的間隙處，由許多熱電偶串聯而成，熱電堆四周制作了多個熱電堆輸出電極(24)；在熱電堆的上方，通過犧牲層釋放制作出的空腔結構，空腔的上方為金屬板(23)，與熱電堆之間隔有第三氮化硅薄膜(22)；納米超晶格結構(13)由非晶硅和碳化硅薄膜交替排列而成，每層厚度在1-10nm，納米超晶格結構(13)的納米尺寸效應使光電池(1)擁有優異的光敏性、光電特性、高電導率、高光吸收系數和高光學帶隙，且光電導在光照條件下衰減較小，從而提高了光電池(1)的效率；熱電式發電機(2)的熱電堆是由N型多晶硅納米薄膜(19)和P型多晶硅納米薄膜(20)串聯而成，N型多晶硅納米薄膜(19)和P型多晶硅納米薄膜(20)通過外延技術生長而成，厚度為1-100nm，因量子限制和聲子散射效應，N型多晶硅納米薄膜(19)和P型多晶硅納米薄膜(20)的熱導率遠低于傳統體材料，提高了熱電式發電機(2)的轉換效率。

2.根據權利要求1所述的一種基于多晶硅納米薄膜熱電偶和納米PN結的微型能量收集器，其特征是：基區電極(16)和發射區電極(17)相互交錯，呈現叉指形排列。

3.根據權利要求1所述的一種基于多晶硅納米薄膜熱電偶和納米PN結的微型能量收集器，其特征是：金屬板(23)的材料為Al。