[发明专利]基于多晶硅纳米薄膜热电偶和纳米PN结的微型能量收集器

摘要

本发明的基于多晶硅纳米薄膜热电偶和纳米PN结的微型能量收集器，衬底为N型硅片，光电池的受光面上制作有绒面结构、第一氮化硅薄膜和背电场结构，N型纳米注入区和P型纳米注入区交替排列，上方淀积了一层二氧化硅层钝化层，并开了一系列的电极接触孔；热电式能量收集器的主要部件热电堆是由许多热电偶串联而成，而每个热电偶又由N型多晶硅纳米薄膜和P型多晶硅纳米薄膜构成；两个半导体臂之间采用Au作为热电堆互联金属，同时制作了多个热电堆输出电极；在热电堆的上方，通过牺牲层释放制作出的空腔结构，空腔的上方为金属板，与热电堆之间隔有第三氮化硅薄膜。

主权项

1.一种基于多晶硅纳米薄膜热电偶和纳米PN结的微型能量收集器，其特征是：该微型能量收集器由制作于同一N型硅片(8)上的光电池(11)和热电式能量收集器(2)两个部分构成，中间隔有第二氮化硅薄膜(16)，硅片(8)的受光面(4)上，制作有绒面结构(9)、第一氮化硅薄膜(11)和背电场结构(10)；N型纳米注入区(12)和P型纳米注入区(13)交替分布，纳米注入区上淀积了一层二氧化硅层钝化层(14)，二氧化硅层钝化层(14)上的电极接触孔与光电池的光电池叉指电极(15)相连；热电式能量收集器(2)的主要部件为热电堆，热电堆一端位于光电池叉指电极(15)的上方，另一端位于光电池叉指电极(15)的间隙处，由许多热电偶串联而成，热电堆四周制作了多个热电堆输出电极(22)；在热电堆的上方，通过牺牲层释放制作出的空腔结构，空腔的上方为金属板(21)，与热电堆之间隔有第三氮化硅薄膜(20)；N型纳米注入区(12)和P型纳米注入区(13)采用氧化铝模板作为离子注入掩膜，氧化铝模板上纳米开孔直径为1‑100nm，纳米尺寸效应使光电池(1)拥有优异的光敏性、光电特性、高电导率、高光吸收系数和高光学带隙，且光电导在光照条件下衰减较小，从而提高了光电池(1)的效率；热电式能量收集器(2)的热电堆是由N型多晶硅纳米薄膜(17)和P型多晶硅纳米薄膜(18)串联而成，N型多晶硅纳米薄膜(17)和P型多晶硅纳米薄膜(18)通过外延技术生长而成，厚度为1‑100nm，因量子限制和声子散射效应，N型多晶硅纳米薄膜(17)和P型多晶硅纳米薄膜(18)的热导率远低于传统体材料，提高了热电式能量收集器(2)的转换效率。