等电子掺铝GaN α伏打电池

转化效率超4.5%

通过等电子铝掺杂降低GaN本征缺陷，实现宽耗尽区与高电荷收集效率，使α伏打电池效率比肩最佳GaN β伏打电池。

Gao, Runlong · 刘林月 · 夏晓川 · Wan, Pengying · Ouyang, Xiao · Wuying, Ma · Geng, Xinlei · Hongyun, Wang · Xu, Ruiliang · Zhang, Kexiong · 梁红伟 · Ouyang, Xiaoping

Communications Materials 2023

参数信息

功率转换效率

4.51 %

电荷收集效率

61.6 %

耗尽区宽度

1.89 μm

技术优势

效率大幅提升

通过等电子铝掺杂降低GaN中的本征缺陷，功率转换效率达到4.51%，与最佳的GaN β伏打电池相当。

电荷收集更高效

在0 V偏压下实现61.6%的电荷收集效率，得益于宽的耗尽区和降低的缺陷密度。

缺陷密度降低

等电子铝掺杂同时降低非故意掺杂浓度、深陷阱浓度和位错密度，改善了GaN外延层的电学性能。

极端环境可用

该电池为极端环境下的核微电池实际应用铺平了道路，可长期自主供电。

应用场景

• 核微电池：提供高效、长寿命的能量转换，替代化学电池用于长期免维护供电。
• 极端环境传感器：可在高温、高压、辐射等极端环境下稳定供电，无需外部能源。
• 微型自供电系统：体积紧凑、寿命长，适合集成到微型器件中实现自主运行。
• 物联网节点：为物联网节点提供免维护电源，减少电池更换和维护成本。