一种砷化铟红外电池制造技术

本实用新型专利技术公开了一种砷化铟红外电池，电池由上至下依次包括N型发射极、Zn掺杂InAs P型衬底和背电极，所述背电极与Zn掺杂InAs P型衬底之间设有SiO2钝化层，所述N型发射极的表面覆盖有栅状前表面电极，所述栅状前表面电极之间的N型发射极表面覆盖有Si3N4减反膜，所述Si3N4减反膜厚度为0.25μm。本实用新型专利技术与现有的砷化铟红外电池结构相比，其N型作为发射极，其少数载流子的扩散长度与其移动区域深度良好匹配，有较高的少子寿命，因而可以获得更大的输出功率密度，效率高；而且其Si3N4减反膜能减少光反射，增加光在前表面的吸收率；同时还具有钝化作用，能保持较高的少子寿命，减少表面复合速率。面复合速率。面复合速率。

【技术实现步骤摘要】
一种砷化铟红外电池


[0001]本技术涉及红外光伏电池
，具体涉及一种砷化铟红外电池。

技术介绍

[0002]砷化铟的禁带宽度为0.36eV，这使得它能吸收较大范围波长的辐射，因此具有较大的功率输出，采用砷化铟晶片的红外电池可以将燃料燃烧产生的近红外辐射直接转换为电能。当热源温度在1000℃左右时，电池的单位面积的最大输出功率可以0.65～1W/cm2。采用砷化铟电池作为电能输出原件的转换系统，具有静音、携带轻便的特点，可用作单兵电源或者太空探测设备的电源。
[0003]热光伏发电是将高温热辐射体的能量通过PN结转换为电能的技术，InAs电池是利用PN结在近红外光的照射下，产生光生伏特效应。因为依靠光源的不同，所以热光伏电池不受昼夜，季节过或天气的影响，构造简单、不宜发生故障、相对于一般的光伏电池，它单位面积能获得的功率更大，效率更高。
[0004]目前，现有的砷化铟红外电池结构采用的P型作为发射极，效率不高，而且部分太阳光在发射极的表面容易出现光反射，导致光的吸收率降低，同时长时间使用时发现，电池中少数载流子的寿命较短，表面复合速率较高。

技术实现思路

[0005]技术目的：本技术目的是提供一种砷化铟红外电池，解决了现有的砷化铟红外电池结构采用的P型作为发射极，效率不高，且电池发射极的表面容易出现光反射，导致光的吸收率降低的问题，同时还解决了现有的砷化铟红外电池使用时少数载流子的寿命较短，表面复合速率较高的问题。
[0006]技术方案：本技术一种砷化铟红外电池，电池由上至下依次包括N型发射极、Zn掺杂InAs P型衬底和背电极，所述背电极与Zn掺杂InAs P型衬底之间设有SiO2钝化层，所述N型发射极的表面覆盖有栅状前表面电极，所述栅状前表面电极之间的N型发射极表面覆盖有Si3N4减反膜，所述Si3N4减反膜厚度为 0.25μm。
[0007]进一步的，所述N型发射极的厚度为0.1μm。N型作为发射极，其少数载流子的扩散长度与其移动区域深度良好匹配，有较高的少子寿命，因而可以获得更大的输出功率密度，效率高。
[0008]进一步的，所述Zn掺杂InAs P型衬底的厚度为500μm。
[0009]进一步的，所述SiO2钝化层的厚度为0.1μm。SiO2钝化层能够降低表面复合速率，提高少子寿命；还能提高电池内量子效率。
[0010]进一步的，所述栅状前表面电极覆盖N型发射极的表面面积为10％。
[0011]有益效果：本技术与现有的砷化铟红外电池结构相比，其N型作为发射极，其少数载流子的扩散长度与其移动区域深度良好匹配，有较高的少子寿命，因而可以获得更大的输出功率密度，效率高；而且其Si3N4减反膜能减少光反射，增加光在前表面的吸收率；
同时还具有钝化作用，能保持较高的少子寿命，减少表面复合速率。
附图说明
[0012]图1为本技术结构示意图；
[0013]图2为本技术电池达到的内外量子效率曲线图。
具体实施方式
[0014]下面结合附图和实施例对本技术做进一步描述：
[0015]如图1和图2所示，本技术一种砷化铟红外电池，电池由上至下依次包括N型发射极1、Zn掺杂InAs P型衬底2和背电极3，N型发射极1的厚度为 0.1μm，掺杂浓度为5
×
10
18
cm-3
，N型作为发射极，其少数载流子的扩散长度与其移动区域深度良好匹配，有较高的少子寿命，因而可以获得更大的输出功率密度，效率高；Zn掺杂InAs P型衬底2的厚度为500μm，掺杂浓度为3
×
10
17
cm-3
；
[0016]背电极3与Zn掺杂InAs P型衬底2之间设有SiO2钝化层4，SiO2钝化层4 的厚度为0.1μm，SiO2钝化层4具有钝化作用，能够降低表面复合速率，提高少子寿命；还能提高电池内量子效率；如图2所示，此电池结构在300～3500nm 的波段都具有良好的光谱响应度，大部分区域的内量子效率达到70～80％；
[0017]N型发射极1的表面覆盖有栅状前表面电极5，栅状前表面电极5的电极材料为银，栅状前表面电极5覆盖N型发射极1的表面面积为10％，栅状前表面电极5之间的N型发射极1表面覆盖有Si3N4减反膜6，Si3N4减反膜6厚度为 0.25μm，Si3N4减反膜6能减少光反射，增加光在前表面的吸收率。
[0018]本技术的电池结构可吸收0.5～3.5μm波长范围的太阳辐射，也可作为转换热源温度在800～3000℃的热光伏器件，其具有较高的内外量子效率和较大输出功率密度。
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种砷化铟红外电池，其特征在于：所述电池由上至下依次包括N型发射极、Zn掺杂InAs P型衬底和背电极，所述背电极与Zn掺杂InAs P型衬底之间设有SiO2钝化层，所述N型发射极的表面覆盖有栅状前表面电极，所述栅状前表面电极之间的N型发射极表面覆盖有Si3N4减反膜，所述Si3N4减反膜厚度为0.25μm。2.根据权利要求1所述的一种砷化铟红外电池，其特...

【专利技术属性】
技术研发人员：徐伟辉，汤亮亮，
申请(专利权)人：河海大学，
类型：新型
国别省市：