[發明專利]用于最優光電轉換的整個太陽光譜倍增轉換平臺單元

在審

• 申請號: 202110040274.3
• 申請日: 2014-09-03
• 公開（公告）號: CN112885920A
• 公開（公告）日: 2021-06-01
• 發明（設計）人: 茲比格盧·庫茨尼奇;帕特里克·梅里埃斯
• 申請（專利權）人: 賽騰高新技術公司
• 主分類號: H01L31/054
• 分類號: H01L31/054;H01L31/0216;H01L31/055;H01L31/0747;H01L31/20
• 代理公司: 廣州市華學知識產權代理有限公司 44245
• 代理人: 陳燕嫻

本發明設計一種高產量多級光電倍增平臺單元，其前面上設置一個具有上電極層(5)的保護抗反射涂層或層(1)，其特征在于其包括：由UV輻射光到光下轉換器(2)到可見光輻射域內特定子帶構成的光電?光子平臺，一個包含電子鈍化層(4)和分光裝置的收割繞射級器件(3)以及一個或多個自帶光分成收窄的子帶光濃縮轉換器，IR輻射上轉換專用光轉換器，轉換倍增平臺由若干對每個窄帶和濃縮子帶光電倍增轉換器優化后構成。頂部的數字光學光管理層收集，過濾，分光并且將太陽光集中到子帶內，并且將它們以低能量倍增容量投射到專用光電轉換器上，優選為全硅轉換器。UV波長被吸收并且在平臺頂部納米層內被向下轉換。太陽光的其他光譜分量通過該頂部納米層被傳送，引導到專用面板區并且聚焦到經過調整的轉換器上。

2.指導新穎性原理的定義

本發明的知道原理在于通過同時將光，電和光電改進集成在一起，對載波低能量次級發生和倍增的位移可能性最優使用。實際上對應于太陽能光譜光電轉換總體，完整和特別有效的處理。由圍繞兩個耦合步驟開發的多層轉換器架構所引入的大范圍的改進，該優化的效率變得真實可信。它們中第一個涉及復雜光管理，而第二個專用于特定光電轉換。采用這個方式，傳統半導體設備固有的量子剛度被避免。

通過基于若干所實現的補充功能的轉換和倍增平臺使改進生效，這些功能允許智能處理入射光譜，包括：光收割，光到光的轉換，光分裂，引導，光濃縮，聚焦以及光電轉換，低能量自由載流子發生和倍增：i)直接，ii)穿過電子浴，調制的電子傳輸：i)電場模擬，ii)本地偏移，調整，轉換，智能自由載流子采集。

3.術語和表達的定義

這里如下的定義在整個如下說明書中被使用。

超材料指的是一種人造材料，特別是硅的派生物，表示出了物理特性與那些相應的自然材料相比有過之，作為補充或者極大的不同，盡管會保留其原始的化學組分。更具體的，其可以是連續或者非連續層，也可以是珍珠場或者任意類似塊狀的顆粒場，其表現出相當高的光學吸收性，低能量次級發生/轉換，自由載流子的低能量倍增，特別是電子，特定電子運輸，對激勵增強的敏感性和較強的光學非線性。

片段指的是次級電子發生納米級調整，即對于有效的多階段光電轉換，具有其電子能量水平系統的經過調整的元件裝置單元，光電轉換利用低能量光生和額外自由載流子，優選為電子的倍增，正如被并行專利申請的方式所保護的。更具體的，其還是一種如何產生非常有用的電子能量水平組的方法，該水平可以針對太陽光譜轉換為電能被優化。

片段物質為基于材料的片段，即由同性質構成的光電轉換材料，基本上，分散的片段形成有序的超晶格，并且插入到特定物理環境中，通過納米膜片劃界，受到平行專利申請方式的保護。更具體的，該表述還意味著一種如何產生能夠利用一組片段能量水平的物質的方法。

多層架構：強調所開發/圍繞耦合段設置的設計；其中第一個涉及復雜光管理，而第二個設計特定的光電轉換；每個段包括若干給定操作中包含的專用層。

耦合段：設置獨立于特定任務工作的相同設備元件，但是它們之間相互作用

復雜光管理：若干對入射光線的操作允許其由于：收割，分離，受控波長變換，光電轉換，引導，濃縮和聚焦引起的變換。

光電轉換：或多或少的光能量復合變化為電能

低能量自由載流子發生和倍增：由于大約0.3eV硅中最優能量的次級電子發生；這里可能有兩個發生事件，i)直接的，當所吸收的光子產生一個很熱的電子，并且反過來產生(a)次級電子以及ii)間接地，當由自由載流子吸收輻射能量并且被傳送到額外的次級電子的時候，由于采用片段產生碰撞，跨越電子浴

數字繞射陣列：經過調制的數字微結構(同樣是子波長)從而采用光學/光子方式處理入射光波

光管理光電-光子平臺：多功能光學和光子設備，建成一個適于處理入射光譜從而使得其適用于如下光電轉換器的獨立臺，所采用的是優化整個設備性能的方式