[發(fā)明專利]一種基于太陽能的三維集成系統(tǒng)及制備方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 202010920329.5
• 申請日: 2020-09-04
• 公開（公告）號: CN112071935B
• 公開（公告）日: 2022-02-01
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 朱寶;陳琳;孫清清;張衛(wèi)
• 申請（專利權(quán)）人: 復(fù)旦大學(xué);上海集成電路制造創(chuàng)新中心有限公司
• 主分類號: H01L31/053
• 分類號: H01L31/053;H01L31/02;H01L31/072;H01L31/18
• 代理公司: 上海恒銳佳知識產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(普通合伙) 31286
• 代理人: 黃海霞

本發(fā)明提供了一種基于太陽能的三維集成系統(tǒng)及制備方法，所述三維集成系統(tǒng)包括納米電容結(jié)構(gòu)、太陽能電池、第一硅通孔結(jié)構(gòu)和第二硅通孔結(jié)構(gòu)，其中：所述納米電容結(jié)構(gòu)安裝在所述太陽能電池底部，所述第一硅通孔結(jié)構(gòu)和所述第二硅通孔結(jié)構(gòu)分別設(shè)置在所述太陽能電池的頂部左右兩側(cè)，所述太陽能電池和所述納米電容結(jié)構(gòu)之間通過所述第一硅通孔結(jié)構(gòu)、所述第二硅通孔結(jié)構(gòu)集成在一起并電力連接，使得所述太陽能電池將產(chǎn)生的電能儲存在所述納米電容結(jié)構(gòu)內(nèi)部，且所述納米電容結(jié)構(gòu)與所述太陽能電池共用一個電極，通過收集太陽能進(jìn)行發(fā)電并將電力儲存在納米電容結(jié)構(gòu)之中，能夠提供持續(xù)穩(wěn)定的能量輸出，同時系統(tǒng)集成度高，體積小，易于微縮。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及集成電路技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種基于太陽能的三維集成系統(tǒng)及制備方法。

背景技術(shù)

在摩爾定律引領(lǐng)器件的小型化技術(shù)發(fā)展路線之外，功能化的微納米器件集成形成多功能化的微納米器件系統(tǒng)，并實(shí)現(xiàn)人體健康、環(huán)境監(jiān)測、人機(jī)交互、個人電子以及生物診斷等方面的大規(guī)模網(wǎng)絡(luò)，其重要性日益凸顯。集成嵌入式的能量收集器件形成智能化的自供能系統(tǒng)是電子器件發(fā)展的重要方面。自供能器件可以將環(huán)境中的能源如熱能、太陽能和機(jī)械能等轉(zhuǎn)化為電能。其中，太陽能電池在自供能中具有較好的前景，可以為射頻設(shè)別標(biāo)簽、物聯(lián)網(wǎng)、手機(jī)等便攜式電子產(chǎn)品供能。

然而，納米發(fā)電機(jī)依賴環(huán)境中無法持續(xù)獲得的能量源。因此，需要能量存儲器件來維持器件不中斷的工作，能量存儲器件能夠提供峰值負(fù)載，然而能量產(chǎn)生器件卻無法提供。一般來講，能量存儲器件或者是電池，或者是電容。然而，電池一般都是獨(dú)立的能量供應(yīng)部件，很難與其它器件直接集成。此外，電池的另外一個缺點(diǎn)是它有限的放電效率。相比之下，電容可以提供更大的放電電流；使用電容作為能量存儲的其它優(yōu)勢還包括較長的循環(huán)壽命和較高的功率密度。

因此，有必要提供一種新型的基于太陽能的三維集成系統(tǒng)及制備方法以解決現(xiàn)有技術(shù)中存在的上述問題。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于提供一種基于太陽能的三維集成系統(tǒng)及制備方法，收集太陽能進(jìn)行發(fā)電并將電力儲存在納米電容結(jié)構(gòu)之中，能夠提供持續(xù)穩(wěn)定的能量輸出。

為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明的所述一種基于太陽能的三維集成系統(tǒng)，包括納米電容結(jié)構(gòu)、太陽能電池、第一硅通孔結(jié)構(gòu)和第二硅通孔結(jié)構(gòu)，其中：

所述納米電容結(jié)構(gòu)安裝在所述太陽能電池底部，所述第一硅通孔結(jié)構(gòu)和所述第二硅通孔結(jié)構(gòu)分別設(shè)置在所述太陽能電池的頂部左右兩側(cè)，所述太陽能電池和所述納米電容結(jié)構(gòu)之間通過所述第一硅通孔結(jié)構(gòu)、所述第二硅通孔結(jié)構(gòu)集成在一起并電力連接，使得所述太陽能電池將產(chǎn)生的電能儲存在所述納米電容結(jié)構(gòu)內(nèi)部，且所述納米電容結(jié)構(gòu)與所述太陽能電池共用一個電極。

本發(fā)明的有益效果在于：通過將太陽能電池與納米電容結(jié)構(gòu)采用共用電極的方式集成在一起，并通過第一硅通孔結(jié)構(gòu)和第二硅通孔結(jié)構(gòu)電連接，使得太陽能電池在收集電能之后將電能儲存在納米電容結(jié)構(gòu)之中，從而使得整個系統(tǒng)能夠持續(xù)穩(wěn)定輸出電能，而且整體結(jié)構(gòu)尺寸較小，易于微縮，同時第一硅通孔結(jié)構(gòu)和第二硅通孔結(jié)構(gòu)在太陽能電池上占據(jù)面積較小，保證了太陽能電池具有良好的發(fā)電效果。

進(jìn)一步的，所述納米電容結(jié)構(gòu)包括刻蝕襯底，所述刻蝕襯底上設(shè)置有多個硅納米孔，所述刻蝕襯底表面和所述硅納米孔表面由下到上依次設(shè)置有第一隔離介質(zhì)、第一底部金屬電極層、第一絕緣介質(zhì)和第一頂部金屬電極層，且所述硅納米孔內(nèi)部被完全填充。其有益效果在于：第一隔離介質(zhì)將刻蝕襯底與第一底部金屬電極層隔離開，同時通過第一絕緣介質(zhì)將第一底部金屬電極層和第一頂部金屬電極層絕緣隔離，保證納米電容結(jié)構(gòu)工作時不易產(chǎn)生干擾影響，使得納米電容結(jié)構(gòu)工作更加穩(wěn)定。