[发明专利]基于纳米薄膜热电偶和超晶格光电结构的微型发电机

摘要

本发明的基于纳米薄膜热电偶和超晶格光电结构的微型发电机，衬底为N型硅片，光电池的受光面上制作有绒面结构、第二氮化硅薄膜和背电场结构，在衬底的上表面，超晶格结构上覆盖了一层外延的单晶硅薄膜，部分为P型掺杂区域，部分为N型掺杂区域，单晶硅薄膜上淀积了一层二氧化硅层钝化层，与光电池的基区电极和发射区电极相连；热电式发电机的主要功能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，多晶硅纳米薄膜的厚度为1‑100nm；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

1.一种基于纳米薄膜热电偶和超晶格光电结构的微型发电机，其特征是：该微型发电机由制作于同一N型硅片衬底(9)上的光电池(1)和热电式发电机(2)两个部分构成，中间隔有第一氮化硅薄膜(8)，衬底(9)的受光面(4)上制作有绒面结构(10)、第二氮化硅薄膜(12)和背电场结构(11)；在超晶格结构(13)的上方覆盖了一层外延的单晶硅薄膜(14)，部分为P型掺杂区域，部分为N型掺杂区域(15)，单晶硅薄膜(14)上淀积了一层二氧化硅层钝化层(18)，二氧化硅层钝化层(18)上的电极接触孔与光电池的基区电极(15)和发射区电极(16)相连；热电式发电机(2)的主要功能部件为热电堆，热电堆一端位于光电池叉指电极的上方，另一端位于光电池叉指电极的间隙处，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(24)；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(23)，与热电堆之间隔有第三氮化硅薄膜(22)；纳米超晶格结构(13)由非晶硅和碳化硅薄膜交替排列而成，每层厚度在1‑10nm，纳米超晶格结构(13)的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；热电式发电机(2)的热电堆是由N型多晶硅纳米薄膜(19)和P型多晶硅纳米薄膜(20)串联而成，N型多晶硅纳米薄膜(19)和P型多晶硅纳米薄膜(20)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(19)和P型多晶硅纳米薄膜(20)的热导率远低于传统体材料，提高了热电式发电机(2)的转换效率。