[發明專利]一種基于砷化鎵材料的激光電池制備方法及電池

有效

• 申請號: 202011481448.1
• 申請日: 2020-12-15
• 公開（公告）號: CN112614914B
• 公開（公告）日: 2022-03-04
• 發明（設計）人: 唐悅;張啟明;張恒;劉如彬;孫強
• 申請（專利權）人: 中國電子科技集團公司第十八研究所
• 主分類號: H01L31/18
• 分類號: H01L31/18;H01L31/0687;H01L31/0693
• 代理公司: 天津市鼎和專利商標代理有限公司 12101
• 代理人: 蒙建軍

本發明公開了一種基于砷化鎵材料的激光電池制備方法及電池，屬于太陽能電池技術領域，至少包括：S1、采用金屬有機化學氣相沉積技術在砷化鎵襯底上面沉積Ga_1?xIn_xAs緩沖層；S2、在Ga_1?xIn_xAs緩沖層上沉積第一子電池；S3、在第一子電池上沉積第一隧穿結；S4、在第一隧穿結上沉積第二子電池；S5、在第二子電池上沉積第二隧穿結；S6、在第二隧穿結上沉積第三子電池；S7、在第三子電池上沉積cap層；S8、器件工序，依次包括：光刻、蒸鍍電極、電極加固、蒸鍍減反射膜、二次套刻、腐蝕劃片。本發明得到的晶體質量好，光電轉換效率高，穩定性強，易于制作，并可在作為完整的電池直接使用。

技術領域

本發明屬于太陽能電池技術領域，具體涉及一種基于砷化鎵材料的激光電池制備方法及電池。

背景技術

無線能量傳輸是指能量從能量源傳輸到能量負載的過程無需線纜即可實現的能量傳輸方式。基于無線傳能的原理可以將當前發展的主要無線傳能技術分為電磁感應無線傳能、電磁共振無線傳能、激光無線傳能、微波無線傳能等幾類。

電磁感應無線傳能和電磁共振無線傳能只能進行近距離的能量傳輸，不能用于對無人飛行器和航天器等遠距離運動目標的能量傳輸。針對于太陽能無人機和航天器的飛行高度，適合的傳能方式為激光無線傳能與微波無線傳能。

激光無線傳能系統是一種基于電-光-電的能量轉換過程，實現能源在發射端和接收端的距離可調的非接觸式傳輸。激光無線能量傳輸系統主要包括激光器、光束準直系統、激光跟瞄系統和激光光伏電池。激光器通過受激輻射將電能轉換為激光，經光束控制系統實現光束質量和方向的調控，在通過大氣傳輸后激光照射到光電接收端，基于接收端光電轉換作用，將光能轉換為電能并供設備使用。激光傳能具有以下特點：1)光束單色性好，指向性高；2)易實現能量的大功率遠距離傳輸；3)大氣環境質量對光束在空氣中的傳輸效率影響較大。

但目前激光無線傳能技術還存在以下瓶頸問題，需要進一步攻關和探索：

(1)激光傳能系統效能：包括發射端電-光轉換效率、接收端光-電轉換效率、遠距離傳輸效率等方面。現有激光器中光纖激光器和薄片激光器最高效率為25％，半導體激光器效率為50％，雖然半導體激光器效率高，但輻射率僅有1010W/(srm2)，影響整體系統效能；接收端光伏電池轉換效率較高的有單晶硅電池、單結砷化鎵電池、多結砷化鎵電池。多結砷化鎵電池或以后更高功率電池有望提高激光傳能系統的整體效率。

(2)激光傳能系統小型化和散熱問題。發射端和接收端因效率低，導致發熱嚴重，冷卻散熱系統龐大。

發明內容

本發明為解決公知技術中存在的技術問題，提供一種基于砷化鎵材料的激光電池制備方法及電池，其晶體質量好，光電轉換效率高，穩定性強，易于制作，并可在作為完整的電池直接使用。

本發明的第一目的是提供一種基于砷化鎵材料的激光電池制備方法，包括：

S1、采用金屬有機化學氣相沉積技術在砷化鎵襯底上面沉積Ga_1-xIn_xAs緩沖層；其中0.01≤x≤0.4，使用n型摻雜劑為Si或Se或Te，反應室壓力為50-200mbar，生長溫度為600–700℃，厚度范圍為100-4000nm；