[实用新型]一种IBC结构锑化镓热光伏电池

说明书

本实用新型涉及一种IBC结构锑化镓热光伏电池，属于热光伏电池技术领域，所述IBC结构锑化镓热光伏电池包括P型GaSb衬底和与P型GaSb衬底的背面接触的正负电极，所述P型GaSb衬底正面具有绒面结构且覆盖有Si₃N₄减反膜，所述P型GaSb衬底的背部通过热扩散形成有P+型扩散层和N+型扩散层。本实用新型将IBC结构与GaSb热光伏电池结合，并通过优化电池的结构显著提高了GaSb热光伏电池的内外量子效率和输出功率密度。

技术领域

本实用新型属于近红外热光伏电池技术领域，涉及一种IBC结构锑化镓热光伏电池。

背景技术

热光伏发电是将高温热辐射体的能量通过半导体PN结电池直接转换为电能的技术。相对于一般的太阳能光伏电池，由于可以利用热源，热光伏电池不受昼夜、季节或天气的影响，构造简单、不易发生故障，并且理论效率较高，单位面积能获得的功率更大，效率也更高。热光伏发电系统在很多方面可以进行利用，如可以采用特殊结构的热光伏器件，设计成红外探测器、夜视仪、红外数码相机中的光电元件等，其热光伏电池性能稳定且无噪音易便携，适合于各类场合使用。热光伏电池也可以与微型核反应堆组合，利用核能为热源，这种小型热光电式核电池，可以用作深空探测器的电力供应。在军事领域方面，热光伏电池以给军队一些必要设备提供小型的电力供应，在全自动无人哨站提供稳定的电力输出，热光伏电池也可以利用车辆尾气为热源，一定程度上为军用汽车供电。

早在上世界60年代，MIT的研究人员就给出了完整的热光伏系统的原理和概念，但限于当时的技术条件，一直处于理论研究阶段，直到上世纪90年代研制出了低禁带的锑化镓(GaSb)电池，热光伏系统的一些优点才得到初步验证。锑化镓的禁带宽度为0.72eV，这使得它能吸收近红外波长的辐射，有着较大的功率输出。采用锑化镓晶片制备的GaSb热光伏电池能够利用PN结在近红外光的照射下，产生光生伏特效应，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1200℃时，电池的单位面积的最大输出功率可以达到1.5～2W/cm²。采用锑化镓电池作为电能输出原件的转换系统，还具有静音、携带轻便的特点，可在各类领域有较好的发展前景。

由于实际的系统受热光伏电池PN结理论的限制，计算的预期效率只能达到20％～30％，所以提高效率是热光伏系统研究所面临的重要问题，目前针对热光伏系统所做的研究工作主要集中在单个部件的优化设计。目前美国、德国、俄罗斯等都在积极研发GaSb热光伏电池，我国在这领域起步较晚，设计研发出的GaSb热光伏电池效率不高。

IBC(叉指背接触)电池是Schwartz和lammert在1975年提出来的，这种电池结构是发射区和基区均在电池背面的一种较为特殊的结构，此结构在普通的太阳能光伏中有着较为优异的输出。

实用新型内容

本实用新型的目的是针对现有锑化镓热光伏电池输出效率低的技术问题，提出了一种IBC结构锑化镓热光伏电池，本实用新型将IBC结构与GaSb热光伏电池结合，显著提高了GaSb热光伏电池的内外量子效率和输出功率密度。

本实用新型的目的可通过下列技术方案来实现：

一种IBC结构锑化镓热光伏电池，所述IBC结构锑化镓热光伏电池包括P型GaSb衬底和与P型GaSb衬底的背面接触的正负电极，所述P型GaSb衬底正面具有绒面结构且覆盖有Si₃N₄减反膜，所述P型GaSb衬底的背部通过热扩散形成有P+型扩散层和N+型扩散层。

作为优选，所述P型GaSb衬底的厚度为15μm～20μm。

作为优选，所述P型GaSb衬底和正负电极之间设有SiO₂钝化层，所述正负电极贯穿SiO₂钝化层与P型GaSb衬底背部的P+型扩散层、N+型扩散层接触。

作为优选，所述Si₃N₄减反膜的厚度为0.17μm～0.20μm。