CN101707220B - 平面式排布的pn结阵列器件 - Google Patents

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Abstract

平面式排布的PN结阵列器件，由阳极、阴极和半导体PN结组成。器件由上下两块基板组合而成的真空腔，其中在一块基板上依次制备有绝缘层间隔的PN结阵列，每个点阵元都含有金属制备的阳极和阴极，阳极与阴极之间是由N型和P型半导体材料构成的PN结。本结构若用作太阳能电池可使N型和P型半导体材料同时受光，提高了光能利用效率，使光生载流子数目大幅提升，在传输中减少了载流子碰撞损耗，另外，由于结构的改变，可在不影响(或提高)参数性能的条件下，大幅减少材料的体积和面积，且能按需组合，提供必要的电功输出；若用作发光器件，本结构有利于散热、封装，可制作大功率发光器件、平面光源和用于显示，制成显示器。

Description

平面式排布的PN结阵列器件
技术领域
本发明属于光电、电光转换应用领域，具体涉及一种平面式排布的PN结阵列器件。
背景技术
太阳能是人类取之不尽用之不竭的可再生能源。也是清洁能源，不产生任何的环境污染。在太阳能的有效利用当中；太阳能光电利用是近些年来发展最快，最具活力的研究领域，是其中最受瞩目的项目之一。此外，在发光与显示方面，人们也在不断的追求低功耗高亮度的新型光源与显示器。
发明内容
本发明的目的在于提供一种平面式排布的PN结阵列器件，该器件能够减少材料使用量，提高光电、电光转换效率，便于大规模集成。
为达到上述目的，本发明采用的技术方案是：包括基板和封装件组合而成的真空腔，在位于真空腔内的基板表面依次制备有绝缘层间隔的阵列，每个阵列都含有金属阳极和金属阴极，在金属阳极与阴极之间之间设置有由N型半导体材料和P型半导体材料构成的PN结，金属阳极、绝缘层、金属阴极、N型半导体材料、P型半导体材料采用气相沉积、掩模技术或扩散技术制备在基板表面。
本发明的基板采用玻璃基板、塑料基板或散热好的金属基板；封装件采用的是透明玻璃或增透膜；N型半导体材料和P型半导体材料采用是的半导体薄片。
本发明与传统经典结构不同，是光电池受光面垂直于PN结，N型和P型半导体同时受光。由于光吸收在半导体表面完成，所以传统的器件，载流子要沿着PN结方向向内部扩散，造成损耗，本发明所述器件，虽然载流子运动方向未变，但多数光生载流子在表面进行，损耗减少。由于结构的不同和光生载流子产生效率提高，可大幅降低材料的使用数量，而且更有利于电池单元的集成。
附图说明
图1是本发明的整体结构示意图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明作进一步详细说明。
参见图1，本发明包括基板7和封装件8组合而成的真空腔，基板7采用玻璃基板、塑料基板或散热好的金属基板，封装件8采用的是透明玻璃或增透膜，在位于真空腔内的基板7表面依次制备有绝缘层6间隔的阵列，每个阵列都含有金属阳极5和金属阴极1，在金属阳极5与阴极之间1之间设置有由N型半导体材料2和P型半导体材料4构成的PN结3。金属阳极5、绝缘层6、金属阴极1、N型半导体材料2、P型半导体材料4采用气相沉积、掩模技术或扩散技术制备在基板7表面。N型半导体材料2和P型半导体材料4还可采用半导体薄片。N型半导体材料2和P型半导体材料4的掺杂情况视实际应用的器件类型而确定。
本发明为一种平面式阵列排布的结型器件，主要由结型半导体、阴极、阳极三大部分组成；其原理是：结型器件接收光通量Φ的照射，当光子波长λ满足：λ≤1.34/Eg(μm)时，其中Eg为N型或P型半导体的禁带宽度，在半导体内部产生一定强度的载流子流i＝SФ，其中S为材料的光响应度，Φ为光通量，当外部回路接通，这就是光生电流。发光过程与此相反。当然，为适应相应的用途，半导体的掺杂情况不同。
本发明可以设计成为光伏电池，也可以设计应用于平面光源和显示器件，由于结构特点，它比传统的结型器件更省材料，作为光伏电池，它可提高对光能的利用率，作为光源它可以减少光能耗，提高发光效率。本发明还可用于结效应工作的半导体发光二极管，光线沿垂直PN结方向出射，减少了半导体对光的吸收和反射；由于结构特点，本器件有利于散热设计，可制成平面光源，如果集成了三基色点阵单元，还可实现彩色显示。

Claims (4)

1.平面式排布的PN结阵列器件，包括基板(7)和封装件(8)组合而成的真空腔，其特征在于：在位于真空腔内的基板(7)表面依次制备有绝缘层(6)间隔的阵列，每个阵列都含有金属阳极(5)和金属阴极(1)，在金属阳极(5)与阴极之间(1)之间设置有由N型半导体材料(2)和P型半导体材料(4)构成的PN结(3)，所说的金属阳极(5)、绝缘层(6)、金属阴极(1)、N型半导体材料(2)和P型半导体材料(4)采用气相沉积、掩模技术或扩散技术制备在基板(7)表面。
2.根据权利要求1所述的平面式排布的PN结阵列器件，其特征在于：所说的基板(7)采用玻璃基板、塑料基板或散热好的金属基板。
3.根据权利要求1所述的平面式排布的PN结阵列器件，其特征在于：所说的封装件(8)采用的是透明玻璃或增透膜。
4.根据权利要求1所述的平面式排布的PN结阵列器件，其特征在于：所说的N型半导体材料(2)和P型半导体材料(4)采用是的半导体薄片。
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