一种激光电池组件制造技术

本发明专利技术公开了一种激光电池组件，属于光伏电池技术领域，包括：绝缘衬底、M个激光电池单元、隔离槽、绝缘层、桥联电极。激光电池单元包括下电极，电池外延有源层，上电极，减反射结构。隔离槽将激光电池单元分离，绝缘层将激光电池单元侧壁绝缘钝化，桥联电极将相邻激光电池单元上下电极连接，实现相邻激光电池单元电学连接，将M个激光电池单元依次串联。该结构激光电池组件在远距离高功率的激光无线传能应用中，可兼顾电池效率与适用性。可兼顾电池效率与适用性。可兼顾电池效率与适用性。

【技术实现步骤摘要】
一种激光电池组件


[0001]本专利技术属于光伏电池
，具体涉及一种激光电池组件。

技术介绍

[0002]激光无线传能具有传输能量密度大、传输及转换效率高、能量综合利用率高、系统体积小、供能场景受限小等优势，非常适用于空间环境应用。高轨空间飞行器的太阳电池阵实现太阳能转换为电能，电能再转换为激光，借助激光电池实现激光对其他空间飞行器或临近空间无人机供能。激光电池是无线传能系统激光接收端最重要的组成部分。激光电池组件的光电转换效率直接决定着无线传能系统的整体传输效率。
[0003]远距离高功率的激光无线传能，要保证实际应用中激光电池组件较高的光电转换效率，对激光电池组件提出了更为苛刻的要求，包括：大尺寸、高电压和对激光光强与入射角变化适应性强。对于单结III
‑
V族半导体激光电池，其在高功率激光照射下，会产生很大的工作电流，过大的电流在电路中会引起更高的能量损耗，从而降低激光电池组件的光电转换效率。一般会采取串联子电池的方法提升电池电压，进而减小电池输出电流。
[0004]传统激光电池子电池的串联结构有横向和纵向两种。但横向串联结构子电池间存在分割区域，这减小了电池的有效发电面积。而纵向串联结构，只能针对单一激光强度，来优化每结子电池的吸收厚度。光强和入射角变化都会影响其效率，而且纵向结数越多影响越大。因此传统结构的激光电池无法适应远距离高功率的激光无线传能需求。

技术实现思路

[0005]本专利技术为解决公知技术中存在的技术问题，提供一种激光电池组件，能够同时满足远距离高功率的激光无线传能中，对激光电池组件的大尺寸、高电压和对激光光强与入射角变化适应性强的三项需求，电池有效受光面积更大，电池串联电阻更小，光电转换效率更高。
[0006]本专利技术的目的是提供一种激光电池组件，包括：绝缘衬底、M个激光电池单元、隔离槽、绝缘层、桥联电极，其中：M为大于0的自然数。
[0007]所述激光电池单元包括下电极、电池外延有源层、上电极、减反射结构。
[0008]所述隔离槽将相邻激光电池单元分离，所述绝缘层将所述激光电池单元侧壁绝缘钝化，所述桥联电极将相邻所述激光电池单元上下电极连接，实现相邻激光电池单元电学连接，将所述M个激光电池单元依次串联。
[0009]优选地，所述绝缘衬底的材料为氧化硅、聚酰亚胺、石英中的一种。
[0010]优选地，M个激光电池单元的面积相同。
[0011]作为一种可选结构，所述电池外延有源层为GaAs基电池有源层，由下向上包括：p型电极接触层、第一结Ga(In)As子电池、隧穿结、第二结Ga(In)As子电池和n型电极接触层。
[0012]优选地，所述第一结Ga(In)As子电池由下向上包括：GaInP背场、Ga
x1
In1‑
x1
As基区、Ga
x1
In1‑
x1
As发射区、GaInP窗口层，其中0.8≤x1≤1。
[0013]优选地，所述第二结Ga(In)As子电池由下向上包括：GaInP背场、Ga
x2
In1‑
x2
As基区、Ga
x2
In1‑
x2
As发射区、GaInP窗口层，其中0.8≤x2≤1。
[0014]优选地，所述p型电极接触层为p型GaAs层，掺杂浓度为1
×
10
18
～1
×
10
19
cm
‑3，厚度为100～200nm。
[0015]优选地，所述GaInP背场为p型掺杂，掺杂浓度为1
×
10
17
～1
×
10
18
cm
‑3，厚度为50～400nm。
[0016]优选地，所述GaInP窗口层为n型掺杂，掺杂浓度为1
×
10
17
～1
×
10
18
cm
‑3，厚度为50～400nm。
[0017]优选地，所述Ga
x1
In1‑
x1
As基区为p型掺杂，掺杂浓度为1
×
10
16
～1
×
10
18
cm
‑3，厚度为1000～5000nm。
[0018]优选地，所述Ga
x1
In1‑
x1
As发射区为n型掺杂，掺杂浓度为1
×
10
17
～1
×
10
19
cm
‑3，厚度为100～500nm。
[0019]优选地，所述Ga
x2
In1‑
x2
As基区为p型掺杂，掺杂浓度为1
×
10
16
～1
×
10
18
cm
‑3，厚度为1000～5000nm。
[0020]优选地，所述Ga
x2
In1‑
x2
As发射区为n型掺杂，掺杂浓度为1
×
10
17
～1
×
10
19
cm
‑3，厚度为100～500nm。
[0021]优选地，所述隧穿结包括：n型GaAs层与p型GaAs层，掺杂浓度为1
×
10
19
～1
×
10
21
cm
‑3，厚度为10～100nm。
[0022]优选地，所述n型电极接触层为n型GaAs层，掺杂浓度为1
×
10
18
～1
×
10
19
cm
‑3，厚度为100～200nm。
[0023]作为另一种可选结构，所述电池外延有源层为InP基电池有源层，由下向上包括：p型电极接触层、第一结GaInAsP子电池、隧穿结、第二结GaInAsP子电池和n型电极接触层。
[0024]优选地，所述第一结GaInAsP子电池由下向上包括：InP背场、Ga
y1
In1‑
y1
As
z1
P1‑
z1
基区、Ga
y1
In1‑
y1
As
z1
P1‑
z1
发射区、InP窗口层，其中0≤y1≤0.5，0≤z1≤1。
[0025]优选地，所述第二结GaInAsP子电池由下向上包括：InP背场、Ga
y2
In1‑
y2
As
z2
P1‑
z2
基区、Ga
y2
In1‑
y2
As
z2
P1‑
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种激光电池组件，其特征在于，包括：绝缘衬底、M个激光电池单元、隔离槽、绝缘层、桥联电极；其中：M为大于0的自然数；所述激光电池单元包括下电极、电池外延有源层、上电极和减反射结构；所述隔离槽将相邻激光电池单元分离，所述绝缘层将激光电池单元侧壁绝缘钝化，所述桥联电极将相邻激光电池单元上下电极连接，实现相邻激光电池单元电学连接，将M个激光电池单元依次串联。2.根据权利要求1所述的激光电池组件，其特征在于：所述绝缘衬底的材料为氧化硅、聚酰亚胺、石英中的一种。3.根据权利要求1所述的激光电池组件，其特征在于：M个激光电池单元的面积相同。4.根据权利要求1所述的激光电池组件，其特征在于：所述电池外延有源层为GaAs基电池有源层，由下向上包括：p型电极接触层、第一结Ga(In)As子电池、隧穿结、第二结Ga(In)As子电池和n型电极接触层；所述第一结Ga(In)As子电池由下向上包括：GaInP背场、Ga
x1
In1‑
x1
As基区、Ga
x1
In1‑
x1
As发射区、GaInP窗口层，其中0.8≤x1≤1；所述第二结Ga(In)As子电池由下向上包括：GaInP背场、Ga
x2
In1‑
x2
As基区、Ga
x2
In1‑
x2
As发射区、GaInP窗口层，其中0.8≤x2≤1。5.根据权利要求4所述的激光电池组件，其特征在于：所述p型电极接触层为p型GaAs层，掺杂浓度为1
×
10
18
～1
×
10
19
cm
‑3，厚度为100～200nm；所述GaInP背场为p型掺杂，掺杂浓度为1
×
10
17
～1
×
10
18
cm
‑3，厚度为50～400nm；所述GaInP窗口层为n型掺杂，掺杂浓度为1
×
10
17
～1
×
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18
cm
‑3，厚度为50～400nm；所述Ga
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In1‑
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As基区为p型掺杂，掺杂浓度为1
×
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×
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cm
‑3，厚度为1000～5000nm；所述Ga
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In1‑
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As发射区为n型掺杂，掺杂浓度为1
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～1
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cm
‑3，厚度为100～500nm；所述Ga
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In1‑
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As基区为p型掺杂，掺杂浓度为1
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～1
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‑3，厚度为1000～5000nm；所述Ga
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x2
As发射区为n型掺杂，掺杂浓度为1
×
10
17
～1
×
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cm
‑3，厚度为100～500nm；所述隧穿结包括：n型GaAs与p型GaAs层，掺杂浓度为1
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×
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21
cm
‑3，厚度为10～100nm；所述n型电极接触层为n型GaAs层，掺杂浓度为1
×
10
18
～1
×
10
19
cm
‑3，厚度为100～200nm。6.根据权利要求1所述的激光电池组件，其特征在于：所述电池外延有源层为InP基电池有源层，由下向上包括：p型电极接触层、第一结GaInAsP子电池、隧穿结、第二结GaInAsP子电池和n型电极接触层；所述...

【专利技术属性】
技术研发人员：张无迪，高鹏，王赫，姜明序，倪旺，王宇，赵一聪，孟占昆，
申请(专利权)人：中国电子科技集团公司第十八研究所，
类型：发明
国别省市：