CN203910816U - 一种GaAs三角形单元激光电池的电极结构及其组合电池 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种GaAs三角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型电极平行设置；ｐ型电极由p型主电极、横向p型栅电极、电极连线和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型栅电极与两条ｎ型电极平行设置；由上述电极和电极连线构成三角形单元电池电极结构，且第2n型电极置于所述p型主电极间距的2/3处。采取本实用新型三角形单体结构，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。
Description
技术领域
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三角形单元激光电池的电极结构及其组合电池。
背景技术
激光电池是利用半导体p—n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。
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，然后将儿个单元电池串联起来进行使用。
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。
现有的激光电池电极结构如图l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n型电极。
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n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
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三角形单元激光电池的电极结构及其组合电池。
本实用新型解决上述问题采用的技术方案是：
一种GaAs三角形单元激光电池的电极结构，包括n型电极和p型电极，所述n型电极包括两条通过电极连线相互连接的第1n型电极和第2n型电极，两条n型电极平行设置；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型栅电极与两条n型电极平行设置；由所述第1n型电极、第2n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三角形单元电池的电极结构，且p型主电极与第2n型电极之间间距为2/3，第2n型电极与电极连线连接的三角形顶部纵向p型栅电极之间间距为1/3；
所述电极连线包括n型电极连线和p型电极连线；所述n型电极连线连接第1n型电极和第2n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。
相应地，本实用新型还给出了由所述多个三角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。
本实用新型的有益效果是：
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1n型电极，在距离p型主电极2/3L处设置第2n型电极：因而，光生载流予由p型主电极向n型电极的传输距离由L和大于1/3L减小为l/3L，外延层簿层 电阻相应减小了约l/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。
本实用新型的特点在于：
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0.01V-0.07V。
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％的提高。
③通过第1n型电极和电极连线构成三角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。
附图说明
下面结合附图对本实用新型作进一步的详细说明。
图1为现有GaAs激光电池电极结构示意图。
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。
图中：l、第1n型电极；2、p型主电极：3、纵向p型栅电极：4、横向p型栅电极：5、第2n型电极；6、电极连线。
具体实施方式
如图2所示，该GaAs三角形单元激光电池的电极结构，包括n型电极和p型电极，所述n型电极包括两条通过电极连线6相互连接的电极(第1n型电极1和第2n型电极5)，两条n型电极平行设置。p型电极由p型主电极2、横向p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3连接构成，p型主电极2和横向p型栅电极4置于第1n型电极1和第2n型电极5之间，p型主电极2和横向p型栅电极4与两条n型电极平行设置。由所述第1n型电极1、第2n型电极5、p型主电极2、横向p型栅电极4、纵向p型栅电极3和电 极连线6构成三角形单元电池结构，且第2n型电极5置于p型主电极2间距的2/3处。
上述电极连线包括n型电极连线和p型电极连线；n型电极连线连接第1n型电极1和第2n型电极5，p型电极连线连接p型主电极2、横向p型栅电极4和纵向p型栅电极3。
本实施例由6个三角形单元电极结构串联连接构成GaAs激光电池组，但是本实用新型可以由4-12个三角形单元电极串联连接构成GaAs激光电池组。
本实用新型设计的图形三角形结构的电极图形都要满足下述条件，见图2所示：
1)第2n型电极5在p型主电极2间距的2/3位置，位置要精确；
2)第2n型电极5与p型主电极2要保持平行。
下面结合制备工艺对本实用新型做进一步说明。
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：
①片子清洗
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。
②p型电极形成光刻p电极图形。
采用电子束蒸发进行多层p型电极蒸发，进行p型电极合金。
③减反射膜形成
在电池片子上刻出窗口。
制作Si02减反射膜。
④n型电极形成
湿法或干法刻蚀n型电极区。
N型多层电极电子束蒸发后，进行合金。
⑤隔离形成
⑥电极加厚、划片。
实例及测试结果
根据以上的设计思路，采取电极结构是三角形结构，在所有的条件全同的情况下，有第2n型电极的情况，可以得出两条结论：
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.OIV-O.07V。
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％的提高：大功率驱动条件下有10％的提高。
本实用新型GaAs激光电池的n型电极结构可以大幅度地降低电池的串联电阻，从而有效地提高电池的短路电流，因此大大地提高电池的转换效率；同时它又具有性能稳定，成本低廉等特点。
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。
Claims (2)
1.一种GaAs三角形单元激光电池的电极结构，包括n型电极和p型电极，其特征在于：所述n型电极包括两条通过电极连线相互连接的第1n型电极和第2n型电极，两条n型电极平行设置；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型栅电极与两条n型电极平行设置；由所述第1n型电极、第2n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三角形单元电池的电极结构，且p型主电极与第2n型电极之间间距为2/3，第2n型电极与电极连线连接的三角形顶部纵向p型栅电极之间间距为1/3；
所述电极连线包括n型电极连线和p型电极连线；所述n型电极连线连接第1n型电极和第2n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。
2.根据权利要求1所述的GaAs三角形单元激光电池的电极结构的组合电池，其特征在于：由所述多个三角形单元电池的电极结构串联连接构成GaAs激光组合电池。
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