[发明专利]一种基于太阳能的三维集成系统及制备方法

说明书

本发明提供了一种基于太阳能的三维集成系统及制备方法，所述三维集成系统包括纳米电容结构、太阳能电池、第一硅通孔结构和第二硅通孔结构，其中：所述纳米电容结构安装在所述太阳能电池底部，所述第一硅通孔结构和所述第二硅通孔结构分别设置在所述太阳能电池的顶部左右两侧，所述太阳能电池和所述纳米电容结构之间通过所述第一硅通孔结构、所述第二硅通孔结构集成在一起并电力连接，使得所述太阳能电池将产生的电能储存在所述纳米电容结构内部，且所述纳米电容结构与所述太阳能电池共用一个电极，通过收集太阳能进行发电并将电力储存在纳米电容结构之中，能够提供持续稳定的能量输出，同时系统集成度高，体积小，易于微缩。

技术领域

本发明涉及集成电路技术领域，尤其涉及一种基于太阳能的三维集成系统及制备方法。

背景技术

在摩尔定律引领器件的小型化技术发展路线之外，功能化的微纳米器件集成形成多功能化的微纳米器件系统，并实现人体健康、环境监测、人机交互、个人电子以及生物诊断等方面的大规模网络，其重要性日益凸显。集成嵌入式的能量收集器件形成智能化的自供能系统是电子器件发展的重要方面。自供能器件可以将环境中的能源如热能、太阳能和机械能等转化为电能。其中，太阳能电池在自供能中具有较好的前景，可以为射频设别标签、物联网、手机等便携式电子产品供能。

然而，纳米发电机依赖环境中无法持续获得的能量源。因此，需要能量存储器件来维持器件不中断的工作，能量存储器件能够提供峰值负载，然而能量产生器件却无法提供。一般来讲，能量存储器件或者是电池，或者是电容。然而，电池一般都是独立的能量供应部件，很难与其它器件直接集成。此外，电池的另外一个缺点是它有限的放电效率。相比之下，电容可以提供更大的放电电流；使用电容作为能量存储的其它优势还包括较长的循环寿命和较高的功率密度。

因此，有必要提供一种新型的基于太阳能的三维集成系统及制备方法以解决现有技术中存在的上述问题。

发明内容

本发明的目的在于提供一种基于太阳能的三维集成系统及制备方法，收集太阳能进行发电并将电力储存在纳米电容结构之中，能够提供持续稳定的能量输出。

为实现上述目的，本发明的所述一种基于太阳能的三维集成系统，包括纳米电容结构、太阳能电池、第一硅通孔结构和第二硅通孔结构，其中：

所述纳米电容结构安装在所述太阳能电池底部，所述第一硅通孔结构和所述第二硅通孔结构分别设置在所述太阳能电池的顶部左右两侧，所述太阳能电池和所述纳米电容结构之间通过所述第一硅通孔结构、所述第二硅通孔结构集成在一起并电力连接，使得所述太阳能电池将产生的电能储存在所述纳米电容结构内部，且所述纳米电容结构与所述太阳能电池共用一个电极。

本发明的有益效果在于：通过将太阳能电池与纳米电容结构采用共用电极的方式集成在一起，并通过第一硅通孔结构和第二硅通孔结构电连接，使得太阳能电池在收集电能之后将电能储存在纳米电容结构之中，从而使得整个系统能够持续稳定输出电能，而且整体结构尺寸较小，易于微缩，同时第一硅通孔结构和第二硅通孔结构在太阳能电池上占据面积较小，保证了太阳能电池具有良好的发电效果。

进一步的，所述纳米电容结构包括刻蚀衬底，所述刻蚀衬底上设置有多个硅纳米孔，所述刻蚀衬底表面和所述硅纳米孔表面由下到上依次设置有第一隔离介质、第一底部金属电极层、第一绝缘介质和第一顶部金属电极层，且所述硅纳米孔内部被完全填充。其有益效果在于：第一隔离介质将刻蚀衬底与第一底部金属电极层隔离开，同时通过第一绝缘介质将第一底部金属电极层和第一顶部金属电极层绝缘隔离，保证纳米电容结构工作时不易产生干扰影响，使得纳米电容结构工作更加稳定。