[发明专利]硅基热光伏电池及其制备方法

说明书

本发明揭示了一种硅基热光伏电池及其制备方法，所述硅基热光伏电池包括：硅衬底；位于硅衬底上的N型GaSb膜；位于N型GaSb膜上的级联热光伏电池，所述级联热光伏电池包括多个层叠设置的热光伏电池单元；位于级联热光伏电池上的P型GaSb膜；电极，包括位于P型GaSb膜上的第一电极及位于N型GaSb膜上的第二电极。本发明通过引入级联热光伏电池，可对光子进行有效吸收，保证了量子效率且制备简单，有效克服了传统热光伏电池的缺点，可实现批量生产及大规模应用；同时，使用硅衬底可大幅度降低制作成本，有利于市场化应用。

技术领域

本发明属于半导体技术领域，具体涉及一种硅基热光伏电池及其制备方法。

背景技术

由于大气污染以及温室效应已经成为目前全球面临的严峻环境问题，而其中较为关键解决途径就是减少对环境污染较大的化石燃料的消耗以及提高能源利用率减少浪费。热光伏(TPV)技术以其节能环保备受关注，相比于传统光伏电池，热光伏电池主要吸收波长为红外波段，因此原则上只要有热量就可以用来发电，这使得其在新能源的开发及工业废热回收等领域都有重要的意义。

经过多年的研究发现，使用砷化铟或者锑化镓作为衬底材料可有效实现TPV技术，但是基于砷化铟或者锑化镓作为衬底材料生长的红外热光伏电池结构成本较高，同时传统吸收区使用PIN结构制备较难，吸收区较厚，无法达到较高的吸收效率，因此降低了TPV技术的实用性。

因此，针对上述技术问题，有必要提供一种硅基热光伏电池及其制备方法。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的在于提供一种硅基热光伏电池及其制备方法，以解决锑化镓衬底的红外热光伏电池结构的高成本、低吸收效率等问题。

为了实现上述目的，本发明一实施例提供的技术方案如下：

一种硅基热光伏电池，所述硅基热光伏电池包括：

硅衬底；

位于硅衬底上的N型GaSb膜；

位于N型GaSb膜上的级联热光伏电池，所述级联热光伏电池包括多个层叠设置的热光伏电池单元；

位于级联热光伏电池上的P型GaSb膜；

电极，包括位于P型GaSb膜上的第一电极及位于N型GaSb膜上的第二电极。

一实施例中，所述热光伏电池单元为PNIP结构，包括由下向上层叠设置的P型GaSb层、N型GaSb层、I型InGaAsSb吸收层及P型GaSb接触层，其中，P型GaSb层和N型GaSb层构成隧道结，用于传输I型InGaAsSb吸收层产生的电信号。

一实施例中，所述P型GaSb层的厚度为10～50nm，N型GaSb层的厚度为10～50nm，I型InGaAsSb吸收层的厚度为100～500nm，P型GaSb接触层的厚度为10～50nm。

一实施例中，所述级联热光伏电池包括2～100个层叠设置的热光伏电池单元。

一实施例中，所述硅衬底的表面晶向为100；和/或，所述硅衬底为N型硅衬底、或P型硅衬底、或半决缘硅衬底。

一实施例中，所述N型GaSb膜的材料为单晶GaSb；和/或，所述N型GaSb膜的厚度为500～2000nm。

一实施例中，所述P型GaSb膜的厚度为100～500nm。

本发明另一实施例提供的技术方案如下：

一种硅基热光伏电池的制备方法，所述制备方法包括：

S1、提供硅衬底；

S2、在硅衬底上制备N型GaSb膜；