大的半导体基板。在某些实施方案中，基板的尺寸（基板的至少一个面）与装置（例如，芯 片）的尺寸一样，范围可以从Imm至22_。在其他实施方案中，基板的尺寸可以在从10微 米至55微米的范围中。在其他实施方案中，基板的尺寸可以是7_X7mm。
[0157] 本发明还提供实施本发明的元件的装置。
[0158] 在上述实施方案中，在其上提供膜的基板可以是装置的组成部分，或可以是在如 所述的其处理之后在装置内被实施的基板。装置可以是电子装置或光电子装置。
[0159] 在多种设计中，在元件上可以形成另外的层。对于某些应用，另外的层是在最顶层 上的保护层、或充当接触部件或反射涂层或防反射涂层的层、或其任何组合。
[0160] 本发明的元件可以被集成在需要包括电磁波谱的可见、UV、IR和/或NIR区域的 光的透射性和/或有效转换的装置内。此类装置可以是电到光的和/或光到电的换能器。 可选择地，此类装置是例如光电导体和/或光电二极管和/或太阳能电池和/或发光集中 器、光发射二极管（LED)和/或包括有机光发射二极管和激光器；和/或光传感器和/或像 素传感器、和/或专用的晶体管和/或包括有机晶体管和/或无机晶体管和/或混合晶体 管。利用此类涂层的其他应用涉及以下类别：印刷的电子触摸屏和/或显示器底板和/或 大面积或小面积的灵活应用。
[0161] 在某些实施方案中，本发明的元件是至少光伏电池（太阳能电池）的基板表面。
[0162] 本发明的元件可以通过以下被集成到电子装置内、特别地光伏电池内：在选自硅 (单晶的或多晶的）基太阳能电池、可以由通过诸如CVD(化学气相沉积）、PVD(压力气相 沉积）的手段沉积的半导体材料组成的薄膜、有机半导体基板的基板上形成如本文描述的 多层。
[0163] 在某些实施方案中，多层是发光太阳能（光）集中器，并且基板可以是硅（或任何 其他的）。在某些实施方案中，光集中器是在光伏电池装置中的元件。
[0164] 在某些实施方案中，本发明的元件或多个本发明的元件可以在基板上被集成为多 电池（阵列），获得太阳能板。
[0165] 附图简述
[0166] 为了理解本公开内容并且为了领会如何在实践中实施本公开内容，现在将参考附 图通过仅非限制性实施例的方式描述各个实施方案，其中：
[0167] 图1是InAs纳米点（nanodot)单层的SEM显微图。
[0168] 图2是在IOK下用100mW、532nm的激光器测量的用于不同连接基分子的InAs纳 米点的光致发光（PL)光谱。细线是NP的原始溶液的PL光谱。插图示出用于不同的附接 分子的用于530nm和830nm的两个激发波长的整合信号（integrated signal)。整合信号 关于在每个波长处的最小响应被归一化。
[0169] 图3在左边呈现晶体管装置的示意图；在中间呈现在300K下作为源极-漏极电流 的函数的装置的绝对响应；并且在右边呈现实际的装置。插图：示出作为层的数目的函数 的非线性绝对响应。
[0170] 图4在左边呈现Si光电池的设计的掩模的略图；在右边呈现用于测量的PN光电 池的图片。
[0171] 图5是具有旧接点和新接点的太阳能电池的I-V曲线。示出的新接点IV对于-IV 至IV范围内是欧姆性的，其中电阻为1千欧姆。
[0172] 图6是测量的电池的光谱响应曲线。
[0173] 图7是在氧化NC之前和之后，具有NC的相同的太阳能电池的对可见光的响应的 曲线图。
[0174] 图8是Si检测器对可见光和UV光的归一化的响应曲线图。
[0175] 图9是具有和不具有5个NC的单层的太阳能电池的透射曲线图。
[0176] 实施方案的详述
[0177] 光合蓝细菌（放氧原核生物）的天线复合物在室温下形成优越的激发转移效率。 近期的研究示出，在某些天线系统内的杰出的能量转移可以归因于相干量子性质。已经研 究了被分离并且在若干基板上被干燥的光合天线蛋白。初步结果示出蛋白排序，随后是体 外蛋白发射的峰位移。本发明人已经证明，在干燥过程期间，蛋白倾向于以模拟天然蛋白的 超分子组织布置。此类结构可以充当纳米级的能量传递线（energy transmission line)， 并且可以被用于将光耦合到纳米装置。
[0178] 为了建造人工的分子，通过胶体化学生长的量子点或任何其他的纳米颗粒（在本 文中通常被称为"纳米晶体"，NC)已经被用于证明组合物和尺寸的受控的生长。利用NC的 高度可调节水平的结构以及颗粒的化学加工能力，这些系统连同半导电聚合物被利用以产 生光发射二极管和光伏装置两者。
[0179] 使用自组装方法，经由有机分子将NC附接到太阳能电池装置，在材料（半导体、金 属、铁电体）和NC尺寸可达到的范围方面使得该系统的生产简单且灵活。在本发明的技术 中实施的方法中，本发明人引入能够控制在NC和基板之间的耦合和电荷转移的新颖的纳 米工具箱。
[0180] 组合NC、有机连接基，以及半导体太阳能电池，此工具箱可以被用于通过改变NC 的尺寸和性质并且通过控制耦合来调节响应光谱。图1呈现通过有机分子附接到GaAs基 板的InAs纳米晶体单层的SEM扫描图。分子可以根据它们的影响电子或空穴导电的长度 和化学键强度、以及其影响自旋导电（spin conductance)的分子对称性来选择。
[0181] 具有多种尺寸可调节的性质的半导体NC连同控制结合分子以及添加金NC的可能 性的此组合，产生允许将它的所有部件自组装成具有预先设计的光学性质以及电子性质的 超分子系统的纳米工具的仓库（arsenal)。
[0182] 多层系统通过组合例如半导体NC与作为连接基的有机分子而被建造。通过光致 激发将制备NC供体单元的激发的电子态。对于不同类型的有机连接基分子和不同类型的 纳米颗粒，研究从光致激发的NC到第二NC或到半导体基板的电荷转移。
[0183] 进行的测量已经能够确定影响准确的电荷、自旋或穿过构造的有机势皇（organic barrier)的激发子的参数。理解在量子世界和经典装置之间的这些耦合效应是在量子装置 设计的自下而上/自上而下方法中的关键。证明在使用不同的有机分子的耦合中的变化的 光学测量结果在图2中示出。
[0184] 图2呈现通过使用光致发光（PL)测量、使用有机分子研究电荷转移和耦合控制的 手段的实例。使用三种类型的分子：HS-(CH 2)2-SH(EDT乙二硫醇）、HS-(CH2)1。-SH(癸二硫 醇DT)以及HS-CH2-CP-CH2-SHi (苯二甲硫醇BDMT)，将纳米颗粒连接到GaAs基板。用于 不同连接基分子的InAs纳米点的PL光谱在IOK下用100mW、532nm的激光器测量。在图2 中的细线是具有纳米晶体（NC)的原始溶液的PL光谱。在530nm处，GaAs基板吸收大部分 的激光功率并且相当大的部分的电荷到达基板表面。因此，耦合越强，观察到的PL信号越 强。仅在830nm处NC吸收激光功率并且观察到相反的效果。插图示出用于不同的附接分 子的530nm和830nm两个激发波长的整合信号。整合信号关于在每个波长处的最小响应被 归一化。
[0185] 使用三个NC层的电荷和能量转移效率在图3的左边示出。传感器通过标准的光 刻技术制备并且耦合到FET装置。图3中央示出在300K下作为源极-漏极电流的函数的 装置的绝对响应。插图示出作为层的数目的函数的非线性绝对响应。很显然，响应随着层 的数目增加。通过改变每层的耦合效率，我们实现了作为层的数目的函数的非线性响应。
[0186] 连同光学测量，电荷转移和能量转移两者都可以被测量。电荷转移激活装置响应， 且能量转移可以被光学地测量。一起利用两种工具对探查提出的复合物结构的性质是必不 可少的。
[0187] 太阳能电池
[0188] Si太阳能电池的性质
[0189] 本发明人已经使用Si PN太阳能电池，并且比较有和没有纳米晶体（NC)层的太阳 能电池的响应。为了这个目的，得到了新的η型Si晶圆。将所有的晶圆植入芯系统中，这 在η型层上产生p掺杂的区域。在植入之后，使用标准的光刻技术实现太阳能电池。
[0190] 图4的左边呈现被用于制造太阳能电池的掩模。太阳能电池的光学图像在图4的 右图中呈现。
[0191] 对于完整的太阳能电池，为了实现最大的效率，优化负载是必要的。在这种情况 下，实现了具有较低电阻的接点。获得了具有1千欧姆的电阻的欧姆接点（图5)。
[0192] 图6示出制造的太阳能电池的光谱响应。在UV区域处电池的响应小于总响应的 1%。在NC吸附之前和之后比较检测器的总响应，可以测量在响应中的较大的改进。这种 改进被认为主要源自短波长在效率上的增加。
[0193] 在图7中证明在氧化NC之前和之后相同的电池的响应之间的比较。为了比较在 完全相同的电池上的氧化效果，故意将具有NC的太阳能电池暴露于在手套箱中的NC氧化 过程。可以观察到，在根据本发明的太阳能电池上吸附的层不受短时间氧化影响。使用CdS NC，装置的响应在一个星期的测量中不变化。
[0194] 使用NC层以将UV光转换成可见光，在太阳能电池性能上实现改进。具有NC层的 太阳能电池的UV光吸收的总响应是可见光响应的约5% (图8)。在没有NC的情况下，UV 的响应约小于一半。
[0195] 通过5单层吸附改进Si电池
[0196] 在5单层吸附之前和之后，比较检测器的总响应，可以测量约较大的改进。这种改 进归因于短波长在效率上的增加。如图9所示，比较UV穿过具有和不具有所述层的透明膜 的透射，对于层状结构在550nm附近可以观察到增强的发射。
[0197] 通过使用掺杂的NC在UV和IR区域内改进Si太阳能电池
[0198] 为了提高使用红外光谱的电池效率，使用示出IR吸收的Ag掺杂的ZnO纳米晶体。 使用将UV光转换成可见光的5个ZnO NC层，具有NC层的太阳能电池的UV光吸收的总响 应为可见光响应的约8%。在没有NC的情况下，UV的响应小于吸收的四分之一。
【主权项】
1. 一种元件，其包括基板和多层结构，所述多层结构包括至少两个纳米颗粒层，所述多 层结构与所述基板的表面的至少一个区域相缔合，所述纳米颗粒层中的每个包含不同类型 的纳米颗粒； 其中所述基板材料的带隙大于直接与所述基板相缔合的层中的纳米颗粒的带隙，并 且，其中所述基板材料的带隙小于在所述多层结构的最顶层中的纳米颗粒的带隙。2. -种元件，其包括基板和至少=个纳米颗粒层，其中所述基板的至少表面区域与包 含多个第一类型的纳米颗粒的第一层相缔合，所述第一层与包含第二类型的纳米颗粒的第 二层相缔合，并且相继地，每个后续的层包含不同类型的纳米颗粒； 选择每种纳米颗粒的类型W形成逐渐增加的带隙结构，其中所述第一层的所述纳米颗 粒被选择W具有最小的带隙，并且在最顶层中的纳米颗粒被选择W具有最大的带隙。3. -种元件，其包括基板和至少两个间隔开的多层结构，所述多层结构中的每个位于 所述基板的不同的表面区域上，所述多层结构中的每个包括至少两个纳米颗粒层，其中所 述表面材