[发明专利]一种利用热载流子增强硅基光热电效应光电转换器

说明书

本发明涉及一种利用热载流子增强硅基光热电效应光电转换器，包括绝缘基底层，所述绝缘基底层的上方设置有第一电极、第二电极、硅基底层，所述硅基底层位于第一电极与第二电极之间，所述硅基底层与第一电极电接触，所述硅基底层与第二电极电接触，所述硅基底层的上方设置有多个陷光槽，所述陷光槽的侧壁上设置有多个等离激元共振结构；该利用热载流子增强硅基光热电效应光电转换器，通过利用等离激元纳米结构层在硅基底上产生光热电效应，从而提高光生载流子的利用效率，在硅基底中存在的由于光生热载流子的温度梯度驱动的光电响应，即光热电效应。光热电效应可以有效利用传统光电探测无法利用的热化载流子的能量，进一步提高了光电转换效率。

技术领域

本发明涉及光热电转换技术领域，具体涉及一种利用热载流子增强硅基光热电效应光电转换器。

背景技术

在化石燃料储备日渐消耗的情况下，对可再生能源如太阳能的利用成为人们关注的重要方向。太阳能的利用有光热转换和光电转换两种方式，其中光电转换是目前对太阳能进行有效利用的主要途径，如通过光伏组件可以将太阳能转换为电能。但由于太阳能电池工作时的光电转换效率有限，普遍在20～30％，剩余的太阳能量以废热的形式散失在环境中。

热电材料能够直接将热能与电能相互转换，在废热回收及绿色制冷领域中展现出巨大的应用潜力。目前商业化的热电材料主要为碲化铋基的无机块体材料，其能量转化效率约为10％。热电材料的能量转换效率虽不如传统的压缩机制冷或者蒸汽热回收系统但它的优点在于器件稳定性高、结构简单紧凑、易于维护；并且热电器件工作时不需要机械传动装置或配件，对环境友好。

将热电器件与光伏组件集成，在光伏电池吸收太阳光发电的同时，热电器件吸收光伏电池的废热发电，可实现光电、热电同时转化，是提高对太阳能利用率的有效途径。近年来，各类器件的微型化、柔性化发展逐渐成为潮流趋势，随之涌现出各种新型可穿戴、可折叠便携式的智能设备，若将光伏与热电器件做成薄膜结构，实现轻质、超薄、可弯折，便可推动太阳能/热电电池在航空航天、医疗监护以及可穿戴等领域的应用。

传统的电转换器、半导体器件，主要由电极以及设置于电极之间的硅材料制成，局限于材料本身的特性，一般利用的是材料内部的热载流子进行导电。

发明内容

本发明的目的是提供一种利用热载流子增强硅基光热电效应光电转换器，包括绝缘基底层，所述绝缘基底层的上方设置有第一电极、第二电极、硅基底层，所述硅基底层位于第一电极与第二电极之间，所述硅基底层与第一电极电接触，所述硅基底层与第二电极电接触，所述硅基底层的上方设置有多个陷光槽，所述陷光槽的侧壁上设置有多个等离激元共振结构。

所述陷光槽为周期排列。

所述陷光槽为倒三角形。

所述陷光槽分为左斜壁、右斜壁，所述左斜壁上设置有多个等离激元共振结构，右斜壁设置有多个等离激元共振结构。

所述左斜壁上设置的多个等离激元共振结构为周期排列，所述右斜壁设置的多个等离激元共振结构同样为周期排列。

所述左斜壁上设置的多个等离激元共振结构的周期与所述右斜壁设置的多个等离激元共振结构的周期相同或者不同。

所述等离激元共振结构是由金或银制成。

所述绝缘基底层(1)是由氮化镓制成。