CN119300469A - 热电转换装置及其制备方法、热辐射系统 - Google Patents

Abstract

本公开提供一种热电转换装置及其制备方法、热辐射系统。热电转换装置包括热辐射发射器、单晶硅基板以及光伏电池，所述单晶硅基板的第一侧表面与所述热辐射发射器之间具有亚波长间隙的间隔距离；所述光伏电池连接于所述单晶硅基板上与其第一侧表面相背的第二侧表面上。在单晶硅基板的两侧集成热辐射发射器和光伏电池，单晶硅基板能够完全抑制光伏电池因表面声子极化子等表面模式引起的亚带隙热辐射传递，进而减少或防止不必要的热传递或者热辐射，避免光伏电池不必要的发热，提高热电转化效率；同时本方案中将热辐射发射器和单晶硅基板之间的距离设置为亚波长间隙，进而大大提高热辐射的传输效率。

Description

热电转换装置及其制备方法、热辐射系统

技术领域

本公开涉及热辐射技术领域，尤其涉及一种热电转换装置及其制备方法、热辐射系统。

背景技术

热光伏技术是能够将热能直接转换为电能的技术，它能够转换任何热源辐射的光谱，如太阳能、工业热源、冶金和航空航天等领域的废热、生物能、化学能等，为能源的有效利用和回收提供了很好的途径。

目前，热光伏技术(TPV，Thermo Photo Voltaic)能够将高温物体红外辐射能量通过半导体材料直接转换成电能，例如：通过热辐射发射器配合光伏电池形成热电转换器件进行热辐射的转换。

但是，现有的热电转换器件中由于结构设计使得光伏电池支持表面声子极化子的亚带隙热辐射传递，致使光伏电池被不必要的加热，降低了热电转换效率。

发明内容

本公开所要解决的一个技术问题是：现有的热电转换装置的热电转换效率低下的问题。

为解决上述技术问题，本公开实施例提供一种热电转换装置，其包括：

热辐射发射器；

单晶硅基板，单晶硅基板的第一侧表面与热辐射发射器之间具有亚波长间隙的间隔距离；

光伏电池，光伏电池连接于单晶硅基板上与其第一侧表面相背的第二侧表面上。

在一些实施例中，前述的热电转换装置，其中热辐射发射器为单晶硅薄膜发射器，热辐射发射器的厚度为2-4微米；

光伏电池为铟砷化镓光伏电池；

单晶硅基板的厚度为50-80微米。

在一些实施例中，前述的热电转换装置，其中热辐射发射器包括发射器薄膜；

发射器薄膜包括第一热辐射区域和第一连接区域，第一连接区域通过至少一窄梁连接于第一热辐射区域的一端，第一连接区域用于贴合连接单晶硅基板的第一侧表面的部分表面。

在一些实施例中，前述的热电转换装置，其中单晶硅基板的第一表面包括第二热辐射区域和第二连接区域；

第二连接区域用于对应贴合第一连接区域；

第二热辐射区域与第二连接区域之间形成有台阶，以使第二热辐射区域与第一热辐射区域相间隔。

在一些实施例中，前述的热电转换装置，其中第二热辐射区域上设有若干凹槽。

在一些实施例中，前述的热电转换装置，其中光伏电池包括依次层叠设置的n型磷化铟、n型铟砷化镓、第一p型铟砷化镓、p型磷化铟以及第二p型铟砷化镓。

在一些实施例中，前述的热电转换装置，其中光伏电池还包括绝缘支撑基板；

绝缘支撑基板设置于第二p型铟砷化镓背离p型磷化铟的一侧。

本公开第二方面的实施例提供了一种热辐射系统，其包括至少一前述的热电转换装置。

本公开第三方面的实施例提供了一种基于前述热电转换装置的制备方法，其包括如下步骤：

制备热辐射发射器；

制备单晶硅基板；

制备光伏电池；

键合连接热辐射发射器和单晶硅基板；

结合连接光伏电池和单晶硅基板。

在一些实施例中，前述的热电转换装置的制备方法，其中制备热辐射发射器的步骤，包括：

在硅衬底的第一表面上沉积二氧化硅薄膜，在硅衬底的第二表面上镀硅薄膜；

图案化硅薄膜以形成第一热辐射区域、第一连接区域和窄梁；

制备单晶硅基板的步骤，包括：

在硅衬底的第一表面上沉积二氧化硅薄膜，在硅衬底的第二表面上镀硅基板；

图案化硅基板以形成阶梯的第二热辐射区域和第二连接区域；

键合连接热辐射发射器和单晶硅基板的步骤，包括

于指定温度条件下键合连接第一连接区域和第二连接区域。

通过上述技术方案，本公开提供的热电装置，在单晶硅基板的两侧集成热辐射发射器和光伏电池，单晶硅基板能够完全抑制光伏电池因表面声子极化子等表面模式引起的亚带隙热辐射传递，进而减少或防止不必要的热传递或者热辐射，避免光伏电池不必要的发热，提高热电转化效率；同时本方案中将热辐射发射器和单晶硅基板之间的距离设置为亚波长间隙，进而大大提高热辐射的传输效率。有效解决了现有的热电转换装置的热电转换效率低下的问题。

附图说明

为了更清楚地说明本公开实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本公开的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本公开实施例公开的热电转换装置的结构示意图；

图2是本公开实施例公开的热电转换装置中热辐射发射器的俯视图；

图3是本公开实施例公开的热电转换装置中单晶硅基板的结构示意图；

图4是本公开实施例公开的热电转换装置的制备方法的流程示意图。

附图标记说明：

1、热辐射发射器；11、发射器薄膜；12、第一热辐射区域；13、第一连接区域；14、窄梁；2、单晶硅基板；21、第二热辐射区域；22、第二连接区域；23、台阶；24、凹槽；3、光伏电池；31、n型磷化铟；32、n型铟砷化镓；33、第一p型铟砷化镓；34、p型磷化铟；35、第二p型铟砷化镓；36、绝缘支撑基板；a、第一方向。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本公开的实施方式作进一步详细描述。以下实施例的详细描述和附图用于示例性地说明本公开的原理，但不能用来限制本公开的范围，本公开可以以许多不同的形式实现，不局限于文中公开的特定实施例，而是包括落入权利要求的范围内的所有技术方案。

本公开提供这些实施例是为了使本公开透彻且完整，并且向本领域技术人员充分表达本公开的范围。应注意到：除非另外具体说明，这些实施例中阐述的部件和步骤的相对布置、材料的组分、数字表达式和数值应被解释为仅仅是示例性的，而不是作为限制。

需要说明的是，在本公开的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是大于或等于两个；术语“上”、“下”、“左”、“右”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系仅是为了便于描述本公开和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本公开的限制。当被描述对象的绝对位置改变后，则该相对位置关系也可能相应地改变。

此外，本公开中使用的“第一”、“第二”以及类似的词语并不表示任何顺序、数量或者重要性，而只是用来区分不同的部分。“垂直”并不是严格意义上的垂直，而是在误差允许范围之内。“平行”并不是严格意义上的平行，而是在误差允许范围之内。“包括”或者“包含”等类似的词语意指在该词前的要素涵盖在该词后列举的要素，并不排除也涵盖其他要素的可能。

还需要说明的是，在本公开的描述中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连。对于本领域的普通技术人员而言，可视具体情况理解上述术语在本公开中的具体含义。当描述到特定器件位于第一器件和第二器件之间时，在该特定器件与第一器件或第二器件之间可以存在居间器件，也可以不存在居间器件。

本公开使用的所有术语与本公开所属领域的普通技术人员理解的含义相同，除非另外特别定义。还应当理解，在诸如通用字典中定义的术语应当被解释为具有与它们在相关技术的上下文中的含义相一致的含义，而不应用理想化或极度形式化的意义来解释，除非这里明确地这样定义。

目前，热光伏技术(TPV，Thermo Photo Voltaic)能够将高温物体红外辐射能量通过半导体材料直接转换成电能，例如：通过热辐射发射器配合光伏电池形成热电转换器件进行热辐射的转换。但是，现有的热电转换器件中热辐射发射器与光伏电池分体式设计，需要额外设置定位部件，且光伏电池支持表面声子极化子等表面模式的亚带隙热辐射传递，致使光伏电池被不必要的加热，降低了热电转换效率。

基于亚波长间隙隔开的两个物体之间的热辐射传输效率比自由空间中的热辐射传输效率大几个数量级，进而本实施例提供的热电转换装置通过单晶硅基板将热辐射发射器和光伏电池集成的同时保持热辐射发射器与单晶硅基板之间的亚波长间隙，提高热辐射传输效率的同时还能够通过抑制光伏电池的表面模式来提高热电转换效率。

实施例1

参考附图1，本实施例公开一种热电转换装置，其包括热辐射发射器1、单晶硅基板2以及光伏电池3，单晶硅基板2的第一侧表面与热辐射发射器1之间具有亚波长间隙的间隔距离；光伏电池3连接于单晶硅基板2上与其第一侧表面相背的第二侧表面上。

具体的，为了解决现有的热电转换装置的热电转换效率低下的问题，本实施例提供了一种热电转换装置，将热辐射发射器1和光伏电池3同时集成在单晶硅基板2的两侧形成一体式结构的热电转换装置，保持热辐射发射器1与单晶硅基板2之间的亚波长间隙以提高热辐射发射器1向光伏电池3的热传输效率；同时单晶硅基板2的设置能够完全抑制光伏电池3因表面声子极化子等表面模式引起的亚带隙热辐射传递，进而减少或防止不必要的热传递或者热辐射，避免光伏电池3不必要的发热，从而大大提高热电转化效率。

其中，本实施例提供的热电转换装置可以在高温环境下进行热电转换，也可以加速近场热辐射传输在太阳能收集和废热回收等各个领的应用；例如：冶炼过程中持续24小时的1400摄氏度的高温环境，本实施例提供的热电转换装置可以将这一高温红外辐射能进行回收利用。

其中，热辐射发射器1为能够在热源的高温条件下以电磁波的形式向外辐射能量的器件设备，可以但不限于是通过红外线进行能量发出，本实施例中热辐射发射器1可以不限于是板体结构或膜体结构，热辐射发射器1的材质可以根据其带隙能力与光伏电池3的带隙匹配程度进行设计选择，在此不做过多赘述；本实施例中配合热辐射发射器1的热源可以但不限于是同位素热源、聚集光热源、加热产线热源、化学反应热源等等。

其中，单晶硅基板2为未掺杂的硅基板，其作为热辐射发射器1和光伏电池3的集成载体，并且单晶硅基板2未经掺杂使得其不支持任何表面模式，进而其能够完全抑制光伏电池3因表面声子极化子等表面模式引起的亚带隙热辐射传递，减少或防止不必要的热传递或者热辐射，避免光伏电池3不必要的发热，带隙辐射损失得到了很好的抑制，从而大大提高热电转化效率；同时单晶硅基板2会逐渐提取热辐射发射器1内限制的电磁模式(受抑模式)并将其传输到光伏电池3使带隙热辐射传输的近场增强。基于亚波长间隙隔开的两个物体之间的热辐射传输效率比自由空间中的热辐射传输效率大几个数量级，本实施例中将单晶硅基板2与热辐射发射器1之间的间隔距离设置为亚波长间隙，进而能够大大提高热传输效率，亚波长间隙的保持可以通过结构支撑也可以通过热辐射发射器1的悬浮设置来实现。

其中，光伏电池3为能够利用热辐射中的可见光或红外光部分的光子能量转换为电能的设备，上述内容为本领域技术人员能够轻易理解的，在此不做赘述。

根据上述所列，本公开提供的热电装置，在单晶硅基板2的两侧集成热辐射发射器1和光伏电池3，单晶硅基板2能够完全抑制光伏电池3因表面声子极化子等表面模式引起的亚带隙热辐射传递，进而减少或防止不必要的热传递或者热辐射，避免光伏电池3不必要的发热，提高热电转化效率；同时本方案中将热辐射发射器1和单晶硅基板2之间的距离设置为亚波长间隙，进而大大提高热辐射的传输效率。有效解决了现有的热电转换装置的热电转换效率低下的问题。

本文中术语“和/或”，仅仅是一种描述关联对象的关联关系，标识可以存在的三种关系，例如，A和/或B，具体地理解为：可以同时包含有A与B，可以单独存在A，也可以单独存在B，能够具备上述三种任一种情况。

在一些实施例中，本实施例提供的热电转换装置，在具体实施中，热辐射发射器1为单晶硅薄膜发射器，热辐射发射器1的厚度为2-4微米；光伏电池3为铟砷化镓光伏电池；单晶硅基板2的厚度为50-80微米。

可以理解的是，为了进一步提高热电转换装置的转换效率，本实施例中将热辐射发射器1设置为单晶硅薄膜发射器，光伏电池3设置为铟砷化镓(InGaAs)光伏电池，例如：In_0.53Ga_0.47As光伏电池，由于带间跃迁，硅薄膜发射器在高温下会在近红外范围内产生热辐射，其中硅在1400K的温度条件下的带隙能量与In0.53Ga0.47As的带隙(0.73eV)相匹配，能够抑制由热辐射发射器1受热激发自由载流子和光伏电池3中的掺杂自由载流子引起的亚带隙热传递，实现在无反射的情况下高吸收率的接收热辐射发射器1的热辐射；同时，本实施例中热辐射发射器1的厚度较小，可以是2微米、3微米、4微米等，以抑制亚带隙吸收率，从而提高热电转换效率。

在一些实施例中，参考附图2，本实施例提供的热电转换装置，热辐射发射器1包括发射器薄膜11；发射器薄膜11包括第一热辐射区域12和第一连接区域13，第一连接区域13通过至少一窄梁14连接于第一热辐射区域12的一端，第一连接区域13用于贴合连接单晶硅基板2的第一侧表面的部分表面。

可以理解的是，为了实现热辐射发射器1与单晶硅基板2之间的亚波长间隙的间隔距离，本实施例中将热辐射发射器1设置为包括发射器薄膜11的形式，并且将发射器薄膜11分为主要的两部分即第一热辐射区域12和第一连接区域13，第一热辐射区域12用于与单晶硅基板2间隔设置进行热辐射的传递，第一连接区域13用于与单晶硅基板2贴合连接，窄梁14用于连接第一热辐射区域12和第一连接区域13，使得第一热辐射区域12能够相对于第一连接区域13保持悬置状态；第一热辐射区域12、第一连接区域13以及窄梁14可以是一体结构，在同一硅薄膜发射器上通过蚀刻或光刻形成窄梁14。窄梁14的数量可以根据实际需要设计调整，例如：图2所示，设置单一窄梁14，窄梁14位于第一热辐射区域12在第一方向a的中部位置；当窄梁14的数量为多个时，则可以在第一方向a上间隔设置，以保证第一热辐射区域12的稳定悬置。

进一步地，参考附图3，在一些实施例中，本实施例提供的热电转换装置，单晶硅基板2的第一表面包括第二热辐射区域21和第二连接区域22；第二连接区域22用于对应贴合第一连接区域21；第二热辐射区域21与第二连接区域22之间形成有台阶23，以使第二热辐射区域21与第一热辐射区域12相间隔。

可以理解的是，为了实现单晶硅基板2与热辐射发射器1之间的亚波长间隙间隔，本实施例中将单晶硅基板2的第一侧表面设置为阶梯式，第二热辐射区域21对应第一热辐射区域12，第二连接区域22对应第一连接区域13，第二连接区域22在单晶硅基板2的厚度方向的尺寸大于第二热辐射区域21在单晶硅基板2的厚度方向的尺寸，二者之间形成台阶23，进而当第一连接区域13贴合连接于第二连接区域22时，第一热辐射区域12与第二热辐射区域21之间存在间隔，该间隔则为亚波长间隙的距离；本实施例中可以通过将单晶硅基板2的第一侧表面进行光刻或蚀刻将部分表面进行减薄处理以形成第二热辐射区域21；第一连接区域12和第二连接区域22的贴合连接可以但不限于通过晶片键合技术实现。

进一步地，参考附图1和附图2，在一些实施例中，本实施例提供的热电转换装置，在具体实施中，第二热辐射区域21上设有若干凹槽24。

可以理解的是，为了避免第一热辐射区域12和第二热辐射区域21在高温下发生膨胀发生粘连影响热辐射效率，本实施例中于第二热辐射区域21设置了若干凹槽24，凹槽24的深度即可以是亚波长间隙，进而保证了即使在高温条件下第一热辐射区域12和第二热辐射区域21发生膨胀时，凹槽24区域也仍然能够保持二者之间的亚波长间隙，避免过多的影响热辐射效率；本实施例中按草24的形状在此不限，可以根据实际需要设计调整，例如：图3所示的矩形。本实施例中凹槽24的设置数量和设置位置可以根据实际需要设计调整，在此不做过多赘述。

在一些实施例中，参考附图1，本实施例提供的热电转换装置，在具体实施中，光伏电池3包括依次层叠设置的n型磷化铟31、n型铟砷化镓32、第一p型铟砷化镓33、p型磷化铟34以及第二p型铟砷化镓35。

可以理解的是，为了实现光伏电池3与热辐射发射器1配合时的高转化效率，本实施例中将光伏电池3设置为包括依次层叠设置的n型磷化铟31(n-InP)、n型铟砷化镓32(n-InGaAs)、第一p型铟砷化镓33(p-InGaAs)、p型磷化铟34(p-InP)以及第二p型铟砷化镓35(p-InGaAs)的形式；层叠结构的设计可以减少光生载流子在传输过程中的复合和散射，从而降低能量损失，提高光电转化效率；另外，n型铟砷化镓32(n-InGaAs)在红外范围内具有较高的吸收系数，可以与n型磷化铟31(n-InP)结合产生宽光谱响应的效果；磷化铟和铟砷化镓均具有较高的电子迁移率，进而加快了光生载流子在材料中的传输速度，有利于提高光伏电池的响应速度和输出功率。

在一些实施例中，本实施例提供的热电转换装置，在具体实施中，光伏电池3还包括绝缘支撑基板36；

绝缘支撑基板设置于第二p型铟砷化镓背离p型磷化铟的一侧。

可以理解的是，为了保证光伏电池3乃至整个热电转换装置的稳定性，本实施例中设置绝缘支撑基板36，其能够对其上的层叠结构起到支撑和保护的作用，同时确保光伏电池3的电气绝缘性；绝缘支撑板36可以但不限于是利用玻璃、塑料、纤维增强复合材料、金(Au)、钛(Ti)、硅(Si)等制成。

实施例2

本实施例提供一种热辐射系统，其包括至少一热电转换装置。

可以理解的是，热电转换装置即为实施例1中的热电转换装置，其结构和工作原理请参考实施例1的详细描述，在此不做过多赘述。

可以理解的是，本实施例提供的热辐射系统可以是热电转换装置配合高温条件下的生产系统形成的，也可以是热电转换装置配合化学反应系统形成的，还可以是热电转换装置配合太阳能发电系统形成的；本实施例提供的热辐射系统利用热电转换装置的高效率热电转换实现高速且高效的电能转换与供给。

实施例3

参考附图4，本实施例提供了热电转换装置的制备方法，其包括如下步骤：

101、制备热辐射发射器1；

可以理解的是，本实施例中热辐射发射器1的具体制备方法可以是，在硅衬底的第一表面上沉积二氧化硅薄膜，在硅衬底的第二表面上镀硅薄膜；后图案化硅薄膜以形成第一热辐射区域12、第一连接区域13和窄梁14。可以通过离子束溅射沉积进行二氧化硅薄膜和硅薄膜的制备。图案化时可以通过电子束光刻的方式进行蚀刻以形成窄梁14和位于窄梁14两端的第一热辐射区域12和第一连接区域13。硅衬底作为硅薄膜的成型载体，二氧化硅薄膜能够有效保证硅薄膜的成型，该设置为本领域技术人员能够轻易理解的，在此不做过多赘述。

102、制备单晶硅基板2；

可以理解的是，在硅衬底的第一表面上沉积二氧化硅薄膜，在硅衬底的第二表面上镀硅基板；后图案化硅基板以形成阶梯的第二热辐射区域21和第二连接区域22。可以通过离子束溅射沉积进行二氧化硅薄膜和硅基板的制备。图案化时可以通过电子束光刻或反应离子蚀刻的方式进行蚀刻以在硅基板的表面上进行区域减薄以形成台阶区分第二热辐射区域21和第二连接区域14。硅衬底作为硅基板的成型载体，二氧化硅薄膜能够有效保证硅基板的成型，该设置为本领域技术人员能够轻易理解的，在此不做过多赘述。

可以理解的是，上述步骤之后还包括在第二热辐射区域21进行二次蚀刻形成若干凹槽24的步骤，可以但不限于采用反应离子蚀刻的方式进行凹槽24的图案化。

103、制备光伏电池3；

可以理解的是：光伏电池3的制备可以通过金属有机气相外延法在磷化铟衬底(InP)上依次生长外延结构n型磷化铟31(n-InP)、n型铟砷化镓32(n-InGaAs)、第一p型铟砷化镓33(p-InGaAs)、p型磷化铟34(p-InP)以及第二p型铟砷化镓35(p-InGaAs)；当然，该过程也包括对于光伏电池3正负极的同步制备，该设置为本领域技术人员能够轻易理解的，在此不做过多赘述。

104、键合连接热辐射发射器1和单晶硅基板2；

可以理解的是，本步骤下需要先将步骤101和步骤102中图案化后的热辐射发射器1和单晶硅基板2进行清洁处理，包括但不限于是进行清洁和亲水化作业；后利用高精度对准和粘合系统将第一连接区域13和第二连接区域22进行晶片键合，从而实现第一热辐射区域12和第二热辐射区域21之间形成亚波长间隙且能够保持该状态。

可以理解的是，为了提高第一连接区域13和第二连接区域22之间的键合强度，本实施例中可以将经过键合的热辐射发射器1和单晶硅基板2在真空中加热至400-500K、0.5-1小时，再置于Ar气氛中加热至1200K、1小时以起到表面活化的作用，从而提高键合强度。

105、结合连接光伏电池3和单晶硅基板2；

可以理解的是，单晶硅基板2中的硅基板与热辐射发射器1进行了键合，则为了实现硅基板与光伏电池3的结合，本实施例中需要先将硅基板上的二氧化硅薄膜和硅衬底去除，可以但不限于通过六氟化硫(SF₆)气体和氢氟酸(HF)溶液进行二氧化硅薄膜和硅衬底的去除，以使得硅基板露出，后通过氧等离子体激活并在真空400-450K下退火0.5-1小时来实现硅基板与外延结构的结合，即单晶硅基板2与光伏电池3的结合。

可以理解的是，上述步骤之后还可以在外延结构背离单晶硅基板2的一侧通过盐酸(HCL)溶液去除光伏电池3的磷化铟衬底(InP)，后通过导电粘合剂(银浆)通过倒装芯片键合将绝缘支撑基板36固定在去除衬底的外延结构上。

可以理解的是，上述步骤之后还可以通过六氟化硫(SF₆)气体和氢氟酸(HF)溶液对热辐射发射器1上的二氧化硅薄膜和硅衬底进行去除，以显露硅薄膜，至此完成热电转换装置的全部制备过程。

至此，已经详细描述了本公开的各实施例。为了避免遮蔽本公开的构思，没有描述本领域所公知的一些细节。本领域技术人员根据上面的描述，完全可以明白如何实施这里公开的技术方案。

虽然已经通过示例对本公开的一些特定实施例进行了详细说明，但是本领域的技术人员应该理解，以上示例仅是为了进行说明，而不是为了限制本公开的范围。本领域的技术人员应该理解，可在不脱离本公开的范围和精神的情况下，对以上实施例进行修改或者对部分技术特征进行等同替换。尤其是，只要不存在结构冲突，各个实施例中所提到的各项技术特征均可以任意方式组合起来。

Claims (10)

1.一种热电转换装置，其特征在于，其包括：

热辐射发射器(1)；

单晶硅基板(2)，所述单晶硅基板(2)的第一侧表面与所述热辐射发射器(1)之间具有亚波长间隙的间隔距离；

光伏电池(3)，所述光伏电池(3)连接于所述单晶硅基板(2)上与其第一侧表面相背的第二侧表面上。

2.根据权利要求1所述的热电转换装置，其特征在于：

所述热辐射发射器(1)为单晶硅薄膜发射器，所述热辐射发射器(1)的厚度为2-4微米；

所述光伏电池(3)为铟砷化镓光伏电池；

所述单晶硅基板(2)的厚度为50-80微米。

3.根据权利要求1所述的热电转换装置，其特征在于：

所述热辐射发射器(1)包括发射器薄膜(11)；

所述发射器薄膜(11)包括第一热辐射区域(12)和第一连接区域(13)，所述第一连接区域(13)通过至少一窄梁(14)连接于所述第一热辐射区域(12)的一端，所述第一连接区域(13)用于贴合连接所述单晶硅基板(2)的第一侧表面的部分表面。

4.根据权利要求3所述的热电转换装置，其特征在于：

所述单晶硅基板(2)的第一表面包括第二热辐射区域(21)和第二连接区域(22)；

所述第二连接区域(22)用于对应贴合所述第一连接区域(21)；

所述第二热辐射区域(21)与所述第二连接区域(22)之间形成有台阶(23)，以使所述第二热辐射区域(21)与所述第一热辐射区域(12)相间隔。

5.根据权利要求4所述的热电转换装置，其特征在于：

所述第二热辐射区域(21)上设有若干凹槽(24)。

6.根据权利要求1所述的热电转换装置，其特征在于：

所述光伏电池(3)包括依次层叠设置的n型磷化铟(31)、n型铟砷化镓(32)、第一p型铟砷化镓(33)、p型磷化铟(34)以及第二p型铟砷化镓(35)。

7.根据权利要求6所述的热电转换装置，其特征在于：

所述光伏电池(3)还包括绝缘支撑基板(36)；

所述绝缘支撑基板(36)设置于所述第二p型铟砷化镓(35)背离所述p型磷化铟(34)的一侧。

8.一种热辐射系统，其特征在于，其包括：

至少一权利要求1-7任一项所述的热电转换装置。

9.一种基于权利要求1-7任一项所述的热电转换装置的制备方法，其特征在于，其包括如下步骤：

制备热辐射发射器(1)；

制备单晶硅基板(2)；

制备光伏电池(3)；

键合连接所述热辐射发射器(1)和所述单晶硅基板(2)；

结合连接所述光伏电池(3)和所述单晶硅基板(2)。

10.根据权利要求9所述的热电转换装置的制备方法，其中，制备热辐射发射器的步骤，包括：

在硅衬底的第一表面上沉积二氧化硅薄膜，在硅衬底的第二表面上镀硅薄膜；

图案化所述硅薄膜以形成第一热辐射区域(12)、第一连接区域(13)和窄梁(14)；

制备单晶硅基板的步骤，包括：

在硅衬底的第一表面上沉积二氧化硅薄膜，在硅衬底的第二表面上镀硅基板；

图案化所述硅基板以形成阶梯的第二热辐射区域(21)和第二连接区域(22)；

键合连接所述热辐射发射器(1)和所述单晶硅基板(2)的步骤，包括：

于指定温度条件下键合连接所述第一连接区域(13)和所述第二连接区域(22)。