[发明专利]将光能转换为电能的换能器

说明书

本申请案是针对一种用以将光能转换成电能的换能器。揭示一种光学换能器、光电子装置和半导体。揭示说明性光学换能器包含多个p‑n堆叠，其中每一p‑n堆叠包括至少一p层和一n层，且在其中形成介于所述p层与所述n层之间的内置光电压。揭示所述p层和n层，以具有成分大体上相同的大体上相同的n型材料，使得所述多个p‑n堆叠中的每一p‑n堆叠具有大体上类似的内置光电压。进一步揭示所述光学换能器以包含多个连接层，所述多个连接层中的每一连接层包夹在两个邻近p‑n堆叠之间，用于电连接所述两个邻近p‑n堆叠。所述多个p‑n堆叠中的所述p‑n堆叠可经布置，使得每一p‑n堆叠的所述内置光电压叠加地促成所述换能器的总电位。

相关申请案的交叉参考

本申请案是2017年5月31日申请的第15/609,771号美国专利申请案的部分接续申请案，所述专利申请案是2014年12月9日申请的第14/565,141号美国专利申请案的部分接续申请案，所述美国专利申请案主张2013年12月9日申请的第61/913,675号美国临时专利申请案的优先权；其中的每一者特此以引用的方式并入本文中。

技术领域

本发明涉及将光能转换为电能的装置。

背景技术

在光伏技术领域，存在需要窄带光学输入信号到电输出信号的高效转换，例如通过产生直流(DC)电输出。在这些应用的一些中，窄带光学输入信号由激光或发光二极管提供。

用于将光学输入信号转换成电输出信号的现有技术装置包含光伏单结装置，其通常产生低电压电输出，其可能对设计师具有较强的约束性。所述现有技术装置还包含光伏多结装置，其可具有排列在同一平面中且彼此串联电连接的多个光伏结。此类光伏多结装置可产生较高电压输出信号；然而，它们要求所述多结具有相同尺寸，对称排列，且冲击窄带输入光信号成形并以均匀地照亮每一结的方式导向所述多结。另外，此类光伏多结装置可需要复杂的制造和组合技术，包含例如需要各种半导体层、空气桥金属连接件、多层触点和连接、密掺杂的半导体层中具有高纵横比蚀刻的多个深沟槽，以最小化薄片电阻率(例如，针对背部触点或顶部触点)等。

因此，将输入光信号转换成输出电信号的换能器中的改进是合意的。

发明内容

在第一方面，本发明提供一种换能器，其经配置以将光能转换成电能。揭示一种换能器，其包含多个p-n堆叠，其中每一p-n堆叠包含至少一p层和一n层，且所述p层与n层之间形成有内置光电压。在一些实施例中，所有的p层大体上包含成分相同的相同p型材料，且所有的n层大体上包含成分相同的相同n型材料，使得每一p-n堆叠具有大体上类似的内置光电压。进一步揭示所述换能器包含多个连接层，每一连接层包夹在两个邻近p-n堆叠之间，以用于电连接所述两个邻近p-n堆叠。在一些实施例中，每一p-n被布置成使得每一p-n堆叠的内置光电压累加以形成换能器的总电位。

所属领域的技术人员在结合附图查阅了特定实施例的以下描述后，将容易理解本发明的其它方面和特征。

附图说明

现在将参看附图仅仅举例描述本发明的实施例。

图1示出现有技术p-n结。

图2示出根据本发明的换能器的一个实施例。

图3示出均质p-n二极管的平坦频带能量图。

图4示出图3的p-n二极管的四个分段。

图5示出用连接元件彼此电连接的图3的四个分段。

图6示出具有形成隧穿二极管的连接元件的本发明的换能器的一个实施例。

图7示出本发明的连接元件的实施例。

图8示出本发明的连接元件的另一实施例。