一种GaAs 扇形单元激光电池的电极结构及其组合电池的制作方法
【专利摘要】本实用新型公开了一种GaAs扇形单元激光电池的电极结构及其组合电池，包括ｎ型电极和ｐ型电极，ｎ型电极包括两条通过电极连线连接的第1n型电极和第2n型电极，两条ｎ型电极的弧度相同；ｐ型电极由p型主电极、横向p型栅电极、电极连线以及其上垂直设置的纵向ｐ型栅电极连接构成，p型主电极和横向p型栅电极置于第1n型电极和第2n型电极之间，p型主电极和横向p型栅电极的弧度与两条ｎ型电极设置的弧度相同；由上述电极和电极连线构成扇形单元电池的电极结构，且第2n型电极置于p型主电极间距的2/3处。采用扇形单体结构，光生载流子由ｐ型主电极向ｎ型电极的传输距离减小，外延层薄层电阻也相应减小；组合电池耦合效率和输出功率得到了大幅度提高。
【专利说明】—种GaAs扇形单元激光电池的电极结构及其组合电池
【技术领域】
[0001]本实用新型涉及一种GaAs激光电池结构，特别是一种减小串联电阻的GaAs扇形单元激光电池的电极结构及其组合电池。
【背景技术】
[0002]激光电池是利用半导体P— η结在激光照射下，产生光生伏特效应的发电电池，其工作原理与太阳能电池相似，只是照射光源不同而已。太阳能电池利用的光源是太阳光或可见光，而激光电池是利用激光器辐射发出的激光。激光电池比太阳能电池具有以下特点:因不依赖太阳光，所以不受昼夜，季节或天气的影响而提供稳定的电能。它不仅具有高效率，还具有静音，携带轻便，无机械结构，构造简单，不易发生故障，单位体积或单位重量的发电功率比高的优点。所以特別适用于远程和不带电的供电系统。
[0003]在不同的应用中，要求电池的电压也不同一般:3V — 6V。单结GaAs电池的开路电压最大到1.05V，要达3V — 6V必须进行单元电池的串联。所以要先制作单元电池，然后将J L个单元电池串联起来进行使用。
[0004]电池性能受几个参数制约，串联电阻是影响电池性能最主要的因素之一，单元电池串联时，影响更为严重。串联电阻由以下部分组成:外延层的薄层电阻；P型金属栅电极体电阻；P型金属与半导体接触电阻:n型金属电极体电阻:n型金属与半导体接触电阻。其中外延层的薄层电阻是串联电阻的主要组成部分，外延层薄层电阻影响的降低最有效最简洁和低成本措施之一，是优化电极结构设计。
[0005]现有的激光电池电极结构如图1所示，该结构采取了一条P型主电极和连接在P型主电极之间的P型栅电极，在P型主电极的外侧仅设置了一条η型电极。
[0006]由于电阻与长度成正比与截面积成反比，也即电流通过的距离长电阻就大。现有GaAs激光电池电极结构为单η型电极结构，位置在P型金属主电极的外侧，光生流子传输距离长，造成薄层电阻大，从而也加大串联电阻，降低了电池的性能。
实用新型内容
[0007]为解决上述GaAs激光电池光生载流传输距离长，电阻大的不足，提高电池性能，本实用新型旨在提出一种降低外延层簿层电阻影响的GaAs扇形单元激光电池的电极结构及其组合电池。
[0008]本实用新型解决上述问题采用的技术方案是:
[0009]一种扇形单元GaAs激光电池的电极结构，包括η型电极和P型电极，所述η型电极包括两条通过电极连线相互连接的第In型电极和第2η型电极，两条η型电极设置的弧度相同；所述P型电极由P型主电极、横向P型栅电极、电极连线以及通过其上垂直设置的纵向P型栅电极连接构成，所述P型主电极和横向P型栅电极置于第In型电极和第2η型电极之间，P型主电极和横向P型栅电极的弧度与两条η型电极设置的弧度相同；由所述第In型电极、第2η型电极、P型主电极、横向P型栅电极、纵向P型栅电极和电极连线构成扇形单元电池的电极结构，且第2η型电极置于所述P型主电极间距的2/3处。
[0010]所述电极连线包括η型电极连线和P型电极连线；所述η型电极连线连接第In型电极和第2η型电极，所述P型电极连线连接P型主电极、横向P型栅电极和纵向P型栅电极。
[0011]相应地，本实用新型还给出了由所述多个扇形单元电池的电极结构串联连接构成GaAs激光组合电池的结构。
[0012]本实用新型的有益效果是:
[0013]本实用新型单体设计P型主电极距离为L，在P型主电极的外侧设置第In型电极，在距离P型主电极2/3L处设置第2η型电极:因而，光生载流予由P型主电极向η型电极的传输距离由L和大于1/3L减小为I / 3L，外延层簿层电阻相应减小了约I / 2，从而对整体串联电阻的降低起到了一定的作用。然后将6个单体串联起来可以构成电池组进行使用。
[0014]本实用新型的特点在于:
[0015]①由于采取了上述技术方案，光生载流子传输距离变短，电阻减小，因而激光器驱动功率数值在整个测试范围内怎样变化，电池的开路电压都有所提高，为0.0I V-ο.07V.[0016]②由于采取了上述技术方案，光生载流子传输距离变短，电阻减小，因而电池的输出功率在小功率驱动条件下，有0.5%的提高；在中功率驱动条件下，2.5%的提高；在大功率驱动条件下，有10%的提闻。
[0017]③通过第In型电极和电极连线构成扇形单元电极结构紧凑，串联组合成电池组后，电池组的形状与激光器的光斑形状近似，激光电池的耦合效率得到了大幅度地提高，从而提高了输出功率。
【专利附图】
【附图说明】
[0018]下面结合附图对本实用新型作进一步的详细说明。
[0019]图1为现有GaAs激光电池电极结构示意图。
[0020]图2为本实用新型GaAs激光电池电极及其组合电池后的结构示意图。
[0021]图中:1、第In型电极；2、P型主电极:3、纵向ρ型栅电极:4、横向ρ型栅电极:5、第2η型电极；6、电极连线。
【具体实施方式】
[0022]如图2所示，该GaAs激光电池扇形单元电池的电极结构，包括η型电极和ρ型电极，所述η型电极包括两条通过电极连线6相互连接的电极(第In型电极I和第2η型电极5)，两条η型电极设置的弧度相同。P型电极由ρ型主电极2、横向ρ型栅电极4、电极连线6以及通过其上垂直设置的纵向P型栅电极连接构成，P型主电极2和横向ρ型栅电极4置于第In型电极I和第2η型电极5之间，ρ型主电极2和横向ρ型栅电极4的弧度与两条η型电极设置的弧度相同。由所述第In型电极1、第2η型电极5、ρ型主电极2、横向ρ型栅电极4、纵向ρ型栅电极3和电极连线6构成扇形单元电池结构，且第2η型电极5置于所述P型主电极2间距的2/3处。
[0023]上述电极连线包括η型电极连线和ρ型电极连线；η型电极连线连接第In型电极I和第2η型电极5，ρ型电极连线连接ρ型主电极2、横向ρ型栅电极4和纵向ρ型栅电极30
[0024]本实施例由6个扇形单元电极串联连接构成GaAs激光电池组，但是本实用新型可以由4-12个扇形单元电极串联连接构成GaAs激光电池组。
[0025]本实用新型设计的扇形或扇形结构要满足下述条件，见图2所示:
[0026]I)第2n型电极5在ρ型主电极2间距的2/3位置，位置要精确；
[0027]2)第2η型电极5与ρ型主电极2要保持弧度相同。
[0028]下面结合制备工艺对本实用新型做进一步说明。
[0029]该减小串联电阻的新电极结构芯片制作方法，其主要工艺步骤如下:
[0030]①片子清洗
[0031 ] 用专用清洗液清洗片子，并用专用腐蚀液去除片子表面氧化层。
[0032]②ρ型电极形成光刻ρ电极图形。
[0033]采用电子束蒸发进行多层ρ型电极蒸发，进行P型电极合金。
[0034]③减反射膜形成
[0035]在电池片子上 刻出窗口。
[0036]制作SiO2减反射膜。
[0037]④η型电极形成
[0038]湿法或干法刻蚀η型电极区。
[0039]N型多层电极电子束蒸发后，进行合金。
[0040]⑤隔离形成
[0041]⑥电极加厚。划片。
[0042]实例及测试结果
[0043]根据以上的设计思路，采取电极结构是扇形结构，在所有的条件全同的情况下，有第2η型电极的情况，可以得出两条结论:
[0044]①无论激光器驱动功率数值在整个测试范围内怎样变化，电池的开路电压都有所提高，为 0.0IV-0.07V。
[0045]②激光GaAs电池的输出功率在小功牢驱动条件下，有0.5%的提高:中功率条件下有2.5%的提闻:大功率驱动条件下有10%的提闻。
[0046]本实用新型GaAs激光电池的η型电极结构可以大幅度地降低电池的串联电阻，从而有效地提闻电池的短路电流，因此大大地提闻电池的转换效率；同时它又具有性能稳定，成本低廉等特点。
[0047]以上所述，仅为本实用新型较佳的【具体实施方式】，但本实用新型的保护范围并不局限于此，任何熟悉本【技术领域】的技术人员在本实用新型揭露的技术范围内，可轻易得到的变化或替换，都应涵盖在本实刷新型的保护范围之内。
【权利要求】
1.一种GaAs扇形单元激光电池的电极结构，包括η型电极和P型电极，其特征在于:所述η型电极包括两条通过电极连线相互连接的第In型电极和第2η型电极，两条η型电极设置的弧度相同；所述P型电极由P型主电极、横向P型栅电极、电极连线以及通过其上垂直设置的纵向P型栅电极连接构成，所述P型主电极和横向P型栅电极置于第In型电极和第2η型电极之间，P型主电极和横向P型栅电极的弧度与两条η型电极设置的弧度相同；由所述第In型电极、第2η型电极、P型主电极、横向P型栅电极、纵向P型栅电极和电极连线构成扇形单元电池的电极结构，且第2η型电极置于所述P型主电极间距的2/3处。
2.根据权利要求1所述的GaAs扇形单元激光电池的电极结构，其特征在于:所述电极连线包括η型电极连线和P型电极连线；所述η型电极连线连接第In型电极和第2η型电极，所述P型电极连线连接P型主电极、横向P型栅电极和纵向P型栅电极。
3.根据权利要求1所述的GaAs扇形单元激光电池的电极结构的组合电池，其特征在于:由所述多个扇形单元电池的电极结构串联连接构成GaAs激光组合电池。
【文档编号】H01L31/0224GK203760490SQ201420121991
【公开日】2014年8月6日 申请日期:2014年3月18日 优先权日:2014年3月18日
【发明者】宋婷 申请人:西安航谷微波光电科技有限公司