"a第1および第2の電極と、b前記第1および第2の電極と電気接触し、複数の光起電接合を備える光起電積層であって、それぞれの前記光起電接合は、電子受容半導体層と、この電子受容半導体層よりも実質的に大きな仕事関数を有する光吸収半導体層とを備える、光起電積層と、を備え、前記複数の光起電接合は、c第1の前記光起電接合の前記光吸収半導体層とオーム接触する透明で導電性のホール受容層と、第2の前記光起電接合の前記電子受容半導体層とオーム接触する導電性の電子受容層とを含む再結合領域によって、分離されており、前記再結合領域は、仕事関数において傾斜を形成し、当該傾斜は、前記第1の光起電接合の前記光吸収半導体層とオーム接触する前記透明で導電性のホール受容層から、前記第2の光起電接合の前記電子受容半導体層とオーム接触する前記透明で導電性の電子受容層に向かって傾斜し、且つ、前記再結合領域の全ての層のデバイ長の合計量の1桁以内の層厚を有する、多重接合エネルギー変換デバイス。請求項1に記載のデバイスにおいて、さらに、前記第1の光起電接合の前記光吸収半導体層とオーム接触する前記透明で導電性のホール受容層と、前記第2の光起電接合の前記電子受容半導体層とオーム接触する前記透明で導電性の電子受容層との間に配置され、且つその中間の仕事関数を有する、追加の透明で導電性の中間層を含む、デバイス。請求項1または2に記載のデバイスにおいて、前記傾斜仕事関数は、前記光吸収半導体層の仕事関数の約0.2eV以内の値から前記電子受容半導体層の0.2eV以内の値まで減少する、デバイス。請求項1または2に記載のデバイスにおいて、前記傾斜仕事関数は、少なくとも2段の階段状傾斜である、デバイス。請求項1または2に記載のデバイスにおいて、前記傾斜仕事関数は、正確に3段の階段状傾斜である、デバイス。請求項1または2に記載のデバイスにおいて、前記傾斜仕事関数は、正確に4段の階段状傾斜である、デバイス。請求項1または2に記載のデバイスにおいて、前記再結合領域の前記層のそれぞれは、それぞれの場合において独立して、約1nmから約100nmの層厚を有する、デバイス。請求項1または2に記載のデバイスにおいて、前記再結合領域の前記層のそれぞれは、それぞれの場合において独立して、約1nmから約60nmの層厚を有する、デバイス。請求項1または2に記載のデバイスにおいて、前記再結合領域の前記層のそれぞれは、それぞれの場合において独立して、約5nmから約50nmの層厚を有する、デバイス。請求項1または2に記載のデバイスにおいて、前記再結合領域の前記層のそれぞれは、それぞれの場合において独立して、約10nmから約50nmの層厚を有する、デバイス。請求項1に記載のデバイスにおいて、前記再結合領域は、三酸化モリブデン、インジウムスズ酸化物、アルミニウムドープの酸化亜鉛および二酸化チタンを含む、デバイス。請求項11に記載のデバイスにおいて、前記三酸化モリブデン、インジウムスズ酸化物、アルミニウムドープの酸化亜鉛および二酸化チタンの層厚は、それぞれ約10nm、約50nm、約50nmおよび約40nmである、デバイス。請求項1に記載のデバイスにおいて、前記再結合領域は複数のサブ層を含み、それぞれのサブ層は同一の仕事関数を有し、前記サブ層は、前記仕事関数が、前記第2の光起電接合の前記電子受容半導体層とオーム接触する透明で導電性の電子受容層に向かって減少するように、配置されている、デバイス。請求項1に記載のデバイスにおいて、前記電子受容半導体層は、二酸化チタン、酸化亜鉛、酸化ニオビウム、CuInSe2,CuGaSe2,AlInGaP,GaAs,a-SiGeおよびa-Siからなるグループから選択されたn型材料である、デバイス。請求項1に記載のデバイスにおいて、前記光吸収半導体層は、p型光吸収ナノ粒子を含む、デバイス。請求項15に記載のデバイスにおいて、前記p型光吸収ナノ粒子は金属カルコゲナイドコロイド量子ドットである、デバイス。請求項15に記載のデバイスにおいて、前記p型光吸収ナノ粒子は、PbS、PbSe,PbSSe,CdS,CdSeおよびCdTeからなるグループから選択されたコロイド量子ドットである、デバイス。請求項15に記載のデバイスにおいて、前記p型光吸収ナノ粒子は鉛カルコゲナイドコロイド量子ドットである、デバイス。請求項1に記載のデバイスにおいて、前記電子受容半導体層は二酸化チタンであり、前記光吸収半導体層は鉛カルコゲナイドコロイド量子ドットである、デバイス。請求項1に記載のデバイスにおいて、前記光起電積層は、最少で2個および最大で15個の前記光起電接合を含む、デバイス。請求項1に記載のデバイスにおいて、前記光起電積層は、最少で2個および最大で5個の前記光起電接合を含む、デバイス。請求項1に記載のデバイスにおいて、前記光起電積層は、正確に2個の前記光起電接合を含む、デバイス。請求項1に記載のデバイスにおいて、前記光起電積層は、正確に3個の前記光起電接合を含む、デバイス。請求項1に記載のデバイスにおいて、前記光起電積層の第1の光起電接合の前記光吸収半導体層は、第1の波長帯の光を吸収し、前記光起電積層の第2の光起電接合の前記光吸収半導体層は、前記第1の波長帯の外側の波長の光を吸収する、デバイス。請求項1に記載のデバイスにおいて、前記光起電積層の前記光起電接合のそれぞれは、前記光起電積層の他の全ての光起電接合のp型光吸収ナノ粒子によって吸収される光の波長とは異なる波長の光を吸収する、p型光吸収ナノ粒子を含む、デバイス。請求項1に記載のデバイスにおいて、前記電子受容半導体層と前記光吸収半導体層は、前記接合が照射されていない場合に、その間の前記電気接合が実質的に自由電子および自由ホールを空乏化させるように、充分に異なる大きさのバンドギャップを有する、デバイス。請求項26に記載のデバイスにおいて、前記電子受容半導体層の前記バンドギャップは、少なくとも約1.5eVだけ前記光吸収半導体層の前記バンドギャップよりも大きい、デバイス。請求項26に記載のデバイスにおいて、前記電子受容半導体層の前記バンドギャップは、約1.5eVから約5eVだけ前記光吸収半導体層の前記バンドギャップよりも大きい、デバイス。請求項1に記載のデバイスにおいて、隣接する光起電接合の前記対の一方の前記光吸収半導体層は、約400nmと約800nmの間の波長の光を吸収し、さらに、隣接する光起電接合の前記対の他方の前記光吸収半導体層は、約400nmと約1600nmの間の波長の光を吸収する、デバイス。請求項1に記載のデバイスにおいて、前記電子受容半導体層はn型金属酸化物を含み、前記光吸収半導体層は、前記n型金属酸化物よりも実質的に大きな仕事関数を有するp型ナノ粒子を含み、且つ、その間の電気接合の少なくとも一方の側は、前記接合が照射されていない場合、実質的に自由電子と自由ホールが空乏化されている、デバイス。請求項1に記載のデバイスにおいて、前記再結合領域の比コンダクタンスは、1シーメンス/cm2よりも大きい、デバイス。請求項1に記載のデバイスにおいて、前記第1の電極は、金、モリブデンMo/MoSe3、フッ素ドープの二酸化スズF:SnO2、インジウムスズ酸化物ITO、インジウムスズ酸化物/3,4-エチレンジオキシチオフェンITO/PEDOT、n型アルミニウムガリウムヒ素Al/n‐GaAsおよび銀含有インジウムスズ酸化物Ag/ITOからなるグループから選択されている、デバイス。請求項1に記載のデバイスにおいて、前記第2の電極は、金、銀、アルミニウム、アルミニウムドープの酸化亜鉛ZnO/Al、p型銀ガリウムヒ素p-GaAs/Agおよびn型シリコンフッ素ドープの酸化スズna-Si/F:SnO2からなるグループから選択される、デバイス。定義ここで使用されているように、語句光起電デバイスは、光エネルギーを吸収して電気エネルギー、即ち、光生成された電子及び光生成されたホール、に変換する半導体に言及する。ここで使用されているように、語句半導体は、フェルミレベル、即ち仕事関数、が導電帯と価電子帯との間にある材料に言及する。ここで使用されているように、語句n型は、負の電荷キャリア、即ち電子、を過剰に有するようにドープされた半導体に言及する。例えば、5価のドーパント元素、例えばリン、砒素又はアンチモン、が半導体中の4価の元素、例えばシリコン、と置換されると、ドーパント原子のより大きな原子価の結果として、そのドーパントは半導体中に追加の負の電荷を導入する。ここで使用されているように、語句p型は、過剰な正の電荷キャリア、即ちホール、が存在するようにドープされた半導体に言及する。例えば、3価のドーパント元素、例えばアルミニウム又はボロン、が半導体中の4価の元素、例えばシリコン、と置換されると、ドーパント原子のより小さな原子価の結果として、そのドーパントは半導体中に追加の正の電荷を導入する。ここで使用されるように、語句低濃度にドープされたは、半導体の電子構造が導体よりも絶縁体により類似するように、最少量がドープされた半導体に言及する。ここで使用されるように、語句高濃度にドープされたは、半導体の電子構造が絶縁体よりも導体により類似するようにドープされた半導体に言及する。例えば、MoO3及びAZOに対する2.5×1019及び6.6×1019cm3のドープ値は、高濃度にドープされた材料を連想させる。さらに、TiO2に対するドープ値3.5×1016は低濃度ドープを連想させる。ここで使用されているように、語句酸化物は、酸素含有化合物に言及する。例えば、酸化物は、シリコン酸化物、二酸化チタン、アルミニウム酸化物及びモリブデン酸化物を含むが、これらに限定されるものではない。ここで使用されるように、語句金属酸化物は、少なくとも1個の金属原子と少なくとも1個の酸素原子を含む化合物に言及する。本発明の金属酸化物は自然生成されまたは合成によって生成され得る。本発明の金属酸化物の代表的な事例は、酸化スズ、フッ素ドープ酸化スズ、インジウムスズ酸化物、二酸化チタン、酸化亜鉛、アルミニウムドープ酸化亜鉛及び酸化モリブデンであるが、これらに限定されるものではない。ここで使用されるように、語句仕事関数は、固体材料から1個の電子を完全に取り去るために必要な最少エネルギーに言及する。ある材料と他の材料の仕事関数の差が少なくとも0.5eVである場合、ある材料の仕事関数のレベルは、他の材料の仕事関数よりも実質的の大きい。ここで使用されるように、語句空乏化は、光照射されていない場合、電気的なヘテロ接合において自由電子と自由ホールが相対的に存在しないことに言及する。ここで使用されるように、語句実質的空乏化は、ヘテロ接合に隣接する領域の特性に言及し、この領域の電荷密度がショットキー接合の金属側の電荷密度よりも桁違いに小さいことを意味する。本発明のあるヘテロ接合領域において、その電荷密度は、導電性金属の電荷密度よりも3桁かそれ以上小さく、多くの場合、4桁以上、5桁以上あるいはそれ以上に小さい。空乏化された電荷密度が接合のn型電子受容層上にある場合に、特に効果的な結果が得られる。本発明の多くの実施例において、空乏化領域の電荷密度の範囲は、約1×1012cm1から約1×1018cm1、あるいは約1×1014cm1から約1×1017cm1、あるいはまた約1×1015cm1から約1×1016cm1である。接合の二つの側に異なる大きさのバンドギャップを有する材料を使用することによって空乏化ヘテロ接合を達成するために、バンドギャップ差即ち接合の一方の側のバンドギャップの大きさと接合の他方の側のバンドギャップの大きさ間の差が少なくとも約1.5eV、あるいは約1.5eVから約5eVの範囲内にある場合に多くの場合効果的な結果が達成され、あるいは約2.0eVから約5eVの範囲内の場合により効果的な結果が達成される。接合の一方の側のn型電子受容層と他方の側のp型光吸収ナノ粒子とによって、n型電子受容層により大きなバンドギャップが存在する。ここで使用されているように、語句空乏化領域は、光起電接合において電子受容層と光吸収半導体層との電気的接合のタイプに言及する。ここで使用されているように、語句再結合領域は、光起電接合対の間に位置する傾斜仕事関数を有する材料に言及する。ここで使用されているように、語句傾斜は、特性、例えば仕事関数の値における、進行性でかつ方向性のある変化に言及する。この傾斜は、特性の値においてスムースあるいは段階的な遷移を含み得る。ここで使用されるように、さらに語句傾斜再結合層に関係して、その傾斜は、光起電接合対の一方のp型光吸収層にオーミック接触する層の深い仕事関数から光起電接合対の他方の電子受容層にオーミック接触する層の浅い仕事関数への、仕事関数の進捗に言及する。ここで使用されているように、語句オーミック接触は、直線的で対称的な電流-電圧曲線によって特徴付けられる、半導体への電気的接続の型に言及する。ここで使用されているように、語句電荷キャリアは、光生成の電子及びホール電流に言及する。ここで使用されているように、語句ナノ粒子は、ナノメートルオーダーの物理的大きさを有する物質構成に言及する。例えば、球状ナノ粒子は、約1ナノメートルから約100nmメートルの範囲の直径を有する。好ましくは、球状ナノ粒子は、約1ナノメートルから約50ナノメートルの範囲の直径を有する。さらに好ましくは、球状ナノ粒子は、約1ナノメートルから約25ナノメートルの範囲の直径を有する。典型的なナノ粒子は、例えばCu、Au、Ag、Ni、Pd及びPtの金属ナノ粒子、例えばPbS、CdS及びCdSe量子ドットである二元ナノ粒子、コア核量子ドット、コア核-核量子ドット、あるいは量子オニオン、例えばZnO、TiO2及び例えばカーボンナノチューブ、フローレン、有機凝集体及びミセルである有機ナノ粒子を含むが、これらに限定されるものではない。ナノ粒子は、選択的に、例えばメルカプト化合物、チオール、カルボン酸含有配位子である表面安定化配位子を含み得る。ここに使用されているように、語句酸化スズは、経験式SnO2を有する無機酸化物に言及する。ここに使用されているように、語句インジウムスズ酸化物は、経験式In2O3を有する無機インジウムIII酸化物と経験式SnO2を有するスズIV酸化物との固溶体に言及する。幾つかの実施例では、SnO2に対するIn2O3の相対比率は、重量で約8:1から約10:1の範囲にある。幾つかの好ましい実施例では、SnO2に対するIn2O3の相対比率は約9:1である。ここで使用されているように、語句二酸化チタンは、経験式TiO2を有する無機酸化物に言及する。二酸化チタンは、ルチル、アナターゼ及び板チタン石を含む二酸化チタンに関係する多形体を含むが、これに限定されることは無い。ここで使用されるように、語句アルミニウムドープ酸化亜鉛は、経験式ZnOを有する無機酸化物の酸化亜鉛であってさらにアルミニウム原子がドープされたものに言及する。当業者であれば、多くの金属酸化物が、酸素に対する金属の比において非化学量論比として存在することを理解するであろう。例えば、二酸化チタンは、10及び時にはそれ以上の酸素空孔を伴って存在する。IV.概要一態様として、本発明は、第1及び第2の電極と、前記第1及び第2の電極に電気的接触する光起電積層を含む、多重接合エネルギー変換素子を提供する。ある態様では、光起電積層は、複数の光起電接合を含む。関連する態様では、光起電接合のそれぞれは、電子受容半導体層と、この電子受容半導体層よりも実質的に大きな仕事関数を有する光吸収半導体層とを含む。一実施例では、上記光起電接合は、前記第1の光起電接合の前記光吸収半導体層とオーミック接触する透明で導電性のホール受容層と、前記第2の光起電接合の前記電子受容半導体層とオーミック接触する透明で導電性の電子受容層とからなる、再結合領域によって分離されている。ある実施例では、前記のホール受容層と電子受容層との間に配置され、かつこれらの中間の仕事関数を有する、透明で導電性の中間層が追加されている。前記再結合領域は、前記第1の光起電接合の光吸収半導体層とオーミック接触する透明で導電性のホール受容層から前記第2の光起電接合の電子受容半導体層とオーミック接触する透明で導電性の電子受容層に向かって、仕事関数において傾斜を形成する。ある形態では、前記再結合領域は、前記再結合領域のすべての層のデバイ長の合計の一桁以内の層厚を有する。関連する態様において、第1及び第2の電極は、光起電積層の最上部および最下部表面と電気接触する。第1及び第2の電極は、光起電積層と直列に電気回路を完成するために互いに接続されている。例えば、縦方向に積層されかつ電気接触する2個の光起電接合を含む、図2aに示すタンデム光起電構造において、例えば金の第2の電極は、例えば硫化鉛コロイド量子ドットの上部積層光起電接合の最上層表面と直接電気接続し、さらに同様に、フッ素ドープ酸化スズの第1の電極は、例えば二酸化チタンである底部積層光起電接合の最下層表面と直接電気接触する。多くの場合第1の電極は光透過性電極であり、その事例として酸化アルミニウム、酸化亜鉛、酸化インジウムスズITO、フッ素ドープ酸化スズFTO,モリブデンMo/MoSe3、フッ素ドープ二酸化スズF:SnO2、酸化インジウムスズ/ポリ3,4エチレンジオキシチオフェンITO/PEDOT、n型アルミニウムガリウム砒素Al/n-GaAsまたは銀含有酸化インジウムスズAgITOを含むが、これらに限定されるものではない。第2の電極は多くの場合、ニッケル、フッ化リチウム、アルミニウム、プラチナ、パラジウム、銀、金または銅、またはこれらの金属の2個またはそれ以上の合金、例えば銀、金及び銅の合金の何れかである。第2の電極の事例としては、アルミニウムドープ酸化亜鉛ZnO/Al、p型銀ガリウム砒素p-GaAs/Agおよびn型シリコンフッ素ドープ酸化スズna-Si/F:SnO2を含むが、これらに限定されるものではない。電極材料の組合せの一例は、第1の電極としてのフッ素ドープ酸化スズと第2の電極としての金とである。その他の関連する態様において、それぞれの光起電接合は、電子受容半導体層と、この電子受容半導体層よりも実質的に大きな仕事関数を有する光吸収半導体層とを含む。電子受容半導体層の事例としては、二酸化チタン、酸化亜鉛、酸化ニオビウム、硫化カドミウム、フェニル-C61-酪酸メチルエステルPCBM、n型アルミニウガリウムインジウムリンn-AlInGaP、n型ガリウム砒素n-GaAs、アモルファスシリコンゲルマニウムa-SiGeあるいはアモルファスシリコンa-Siが含まれるが、これらに限定されるものではない。電子受容半導体層の他の事例として、光吸収半導体層で生成された電子を受容することが可能な透明で導電性の金属酸化物が含まれるが、これに限定されるものではない。光吸収半導体層の事例として、二セレン化銅インジウムガリウムCIGS、二セレン化銅ガリウムCGS、ポリ[21,3-ベンゾチアジオール-4,7-ディル[4,4-ビス2-エチルヘキシル-4H-シクロペンタ[2,1-b:3,4-b’]ジチオフェン-2,6-ディル]]PCPDTBT、ポリ-3ヘキシルチオフェンP3HT、p型ガリウム砒素p-GaAs、アモルファスシリコンゲルマニウムa-SiGe、アモルファスシリコンa-Si、硫化鉛コロイド量子ドットのようなナノ粒子およびコロイド量子ドットが含まれるが、これらに限定されるものではない。ある態様において、光吸収半導体層の仕事関数と電子受容半導体層の仕事関数との差が少なくとも0.5eVである場合、光吸収半導体層の仕事関数は電子受容半導体層の仕事関数よりも実質的に大きい。関連する態様において、電子受容半導体層と光吸収半導体層のバンドギャップ量の差が少なくとも1.5eVである場合、あるいは約1.5eVから約5eVの範囲内、あるいはさらに効果的には約2eVから約5eVの範囲内である時、その間のヘテロ接合は、光照射を受けない場合、自由電子と自由ホールが実質的に空乏化している。関連する態様において、再結合領域は、光起電接合対の間に物理的に位置している。図1cに記載するように、傾斜再結合層の高濃度にドープされた深い仕事関数の層は、光起電接合対の一方のp型光吸収コロイド量子ドット層にオーミック接触している。傾斜再結合層の低濃度にドープされた浅い仕事関数の層は、光起電接合対の他方の接合のn型電子受容層にオーミック接触している。高濃度にドープされた深い仕事関数層と低高度にドープされた浅い仕事関数層との中間の仕事関数レベルを有する中間層が、高濃度にドープされた仕事関数層と低濃度にドープされた浅い仕事関数層との間に物理的に位置している。光起電接合対の一方の硫化鉛コロイド量子ドットにおいて光生成された電子は、再結合領域を通って光起電接合対の他方の電子受容半導体層の方向に移動する。光起電接合対の一方の硫化鉛コロイド量子ドットにおいて光生成したホールは、再結合領域を通って光起電接合対の他方の接合の光吸収半導体層の方向に移動する。再結合領域内で、光生成された電子とホールは再結合する。再結合領域のある層の厚さは、その層のデバイ長の一桁以内である。従って、再結合領域の厚さは、前記の再結合領域のすべての層のデバイ長の合計の大きさの一桁以内である。デバイ厚さは、物体の表面上に現れる電気二重層の厚さである。第1の層は通常、その表面との化学的相互作用を通じて関係するイオンを含んでいる。第2の層は通常、前述の第1層のイオンとクーロン相互作用を介して関係するイオンを含んでいる。一態様において、傾斜再結合領域の層は、それぞれの場合個々に、厚さで約1nm、2nm、3nm、5nm、7nm、10nm、12nm、15nm、17nm、20nm、22nm、25nm、27nm、30nm、32nm、35nm、40nm、45nm、50nm、55nmまたは60nmである。関連する態様において、傾斜再結合領域の各層は、それぞれの場合に独立して、約1nm、10nm、20nm、30nm、40nm、50nmまたは60nmである。他の態様において、三酸化モリブデン層は厚さが約10nmである。さらに他の形態では、三酸化モリブデン、ITO、AZOおよびTiO2の層の厚さはそれぞれ、10nm、50nm、50nm、および40nmである。他の形態において、本発明は、光吸収半導体層の約0.2eV以内の値から電子吸収半導体層の約0.2eV以内の値まで減少する傾斜仕事関数を有する、再結合領域を提供する。関連する態様において、傾斜仕事関数は、少なくとも2つの段階を有する階段状傾斜である。その他の態様において、傾斜仕事関数は、正確に3つの段階を有する階段状傾斜である。仕事関数は、紫外光電子スペクトロスコピィUPSによって得られる。MoO3の仕事関数は約5.4eVとして観測され、ITOの仕事関数は約4.8eVとして観測され、AZOおよびTiO2の仕事関数は約4.1eVとして観測された。AZOとTiO2の電子親和力はそれぞれ4.1eVと4.0eVであった。バンドエッジは、UPSからのイオン化ポテンシャルと光吸収からのバンドギャップとを結合することによって得られる。例えば、AZOとTiO2は、それぞれ4.1eVおよび4.0eVの電子親和力を有することが見出された。これらの値は、別の測定を通して電子親和力を直接提供する、サイクリックボルタンメトリーによって確認することができる。ある態様において、再結合領域は複数のサブ層を含み、さらにそれぞれのサブ層は同じ仕事関数を有している。本発明のこの態様において、サブ層は、サブ層の仕事関数レベルが電子受容半導体層に向かって減少するように、配置されている。他の態様において、再結合領域は複数のサブ層を含む。このようなサブ層の事例として、インジウムスズ酸化物、アルミニウムドープの酸化亜鉛および二酸化チタンが含まれるが、これらに限定されるものではない。これらのサブ層の他の事例として、インジウムスズ酸化物および二酸化チタンが含まれるが、これらに限定されるものではない。更なる事例として、非均一な傾斜仕事関数を有する単一の材料が含まれるが、これに限定されるものではない。一実施例において、本発明の範囲内の再結合領域は、光起電接合対の一方の光吸収層とオーミック接触する高濃度ドープの深い仕事関数を有するn型インジウムスズ酸化物を含む。他の幾つかの実施例において、高濃度ドープの深い仕事関数を有する層、すなわちn型インジウムスズ酸化物層と、光吸収半導体層との間に、三酸化モリブデンの層が挿入されている。図7参照。いくつかの実施例において、三酸化モリブデンは、高濃度ドープの深い仕事関数を有する層と光吸収半導体層との両方にオーミック接触している。高濃度ドープの深い仕事関数を有するn型インジウムスズ酸化物は更に、中間の仕事関数を有するアルミニウムドープの酸化亜鉛と電気接合を形成する。中間の仕事関数を有するアルミニウムドープの酸化亜鉛は、高濃度ドープの深い仕事関数を有するn型インジウムスズ酸化物と再結合領域の低濃度ドープの二酸化チタンとの間に配置されている。再結合領域の低濃度ドープの二酸化チタンは更に、光起電接合対の他方の電子受容層とオーミック接触している。他の実施例において、再結合領域は、光起電接合対の一方の光吸収層とオーミック接触する高濃度ドープの深い仕事関数を有するn型インジウムスズ酸化物を含む。高濃度ドープの深い仕事関数を有するn型インジウムスズ酸化物は更に、中間の仕事関数を有するアルミニウムドープの酸化亜鉛と電気接合を形成する。中間の仕事関数を有するアルミニウムドープの酸化亜鉛は、高濃度ドープの深い仕事関数を有するn型インジウムスズ酸化物と低濃度ドープの二酸化チタン層との間に配置されている。再結合領域の低濃度ドープの二酸化チタンは更に、光起電接合対の他方の光吸収層とオーミック接触している。本発明の他の実施例において、再結合領域は、n型酸化亜鉛n-ZnOとオーミック接触する非ドープの酸化亜鉛i-ZnOを含み、このn型酸化亜鉛n-ZnOはインジウムスズ酸化物ITO層とオーミック接触している。他の実施例において、再結合領域は、高濃度ドープの深い仕事関数を有するn型インジウムスズ酸化物に接触する三酸化モリブデンを含む。高濃度ドープの深い仕事関数を有するn型インジウムスズ酸化物は更に、中間の仕事関数を有するアルミニウムドープの酸化亜鉛と電気的接合を形成する。深い仕事関数を有するn型インジウムスズ酸化物は、三酸化モリブデンと再結合領域のアルミニウムドープ酸化亜鉛との間に位置している。さらに他の実施例において、再結合領域は、n型インジウムスズ酸化物とオーミック接触するアルミニウムドープの酸化亜鉛を含む。n型インジウムスズ酸化物は、アルミニウム酸化亜鉛と三酸化モリブデン層との間に位置している。他の態様において、光吸収半導体層は、コロイド量子ドットのようなp型光吸収ナノ粒子を含むが、これに限定されるものではない。本発明での使用に適したコロイド量子ドットは、可視および近赤外光を吸収することができる全てのナノ粒子を含む。本発明での使用に適したコロイド量子ドットの事例は、PbS、PbSe、PbSSe、CdS、CdSeおよびCdTeを含むが、これらに限定されるものではない。関連する態様において、p型光吸収ナノ粒子は、金属カルコゲナイドのコロイド量子ドットである。ある態様において、p型光吸収ナノ粒子は、鉛カルコゲナイドのコロイド量子ドットである。電子受容半導体層と光吸収半導体層との組み合わせの一例は、電子受容半導体層が二酸化チタンである場合に、光吸収半導体層は鉛カルコゲナイドコロイド量子ドットを含む。光起電積層は、種々の数の光起電接合によって作られる。一態様では、光起電積層は、最少では2個のそして最大では15個の光起電接合を含む。他の態様では、光起電積層は最少で2個のそして最大で5個の光起電接合を含んでいる。更なる態様では、光起電接合は正確に2個の光起電接合を含んでいる。関連の更なる態様において、光起電接合は正確に3個の光起電接合を含んでいる。光起電接合のそれぞれの光吸収半導体層は、光を吸収した場合に最適な光電変換効率を達成する波長の光を吸収するように調整することができる。一態様では、光起電積層における第1の光起電接合の光吸収半導体層は、第1の波長帯光を吸収し、光起電積層における第2の光起電接合の光吸収半導体層は、第1の波長帯の外の波長の光を吸収する。他の態様において、光起電積層における第1の光起電接合の光吸収半導体層は、約760nm1.6eVに励起子ピークを有し、光起電積層の第2の光起電接合の光吸収半導体層は、約1240nm1.0eVに励起子ピークを有する。他の態様において、光起電積層はp型光吸収ナノ粒子を含んでおり、このナノ粒子は、光起電積層における他の全ての光起電接合のp型光吸収ナノ粒子によって吸収される光の波長とは異なる波長の光を吸収する。他の態様において、電子受容半導体層と光吸収半導体層は、オプションとして、電気的接合が光照射を受けない場合に実質的に自由電子と自由ホールを空亡化するように、十分に異なるバンドギャップを有することができる。他の態様において、電子受容半導体層のバンドギャップは、少なくとも1.5eV、光吸収半導体層のバンドギャップよりも大きい。関連する態様において、電子受容半導体層のバンドギャップは、約1.5eVから約5eV、光吸収半導体層のバンドギャップよりも大きい。他の態様において、隣接する光起電接合対の一方の光吸収半導体層は、約400nmと約950nmの間の波長を有する光を吸収し、隣接する光起電接合対の他方の光吸収半導体層は、約400nmと約1600nmとの間の波長を有する光を吸収する。他の態様において、電子受容半導体層はn型の金属酸化物を含み、光吸収半導体層は、n型金属酸化物よりも実質的に大きな仕事関数を有するp型のナノ粒子を含み、さらに、その間の電気接合の少なくとも一方の側は、この接合が光照射されていない場合に、自由電子と自由ホールを実質的に空亡化している。他の態様において、電子受容半導体層は仕事関数の小さな透明導電性の金属酸化物である。場合によっては、電子受容半導体層は、二酸化チタン、例えばTiO2、酸化亜鉛、例えばZnO、または酸化ニオビウム、例えば、Nb2O5から選択される。他の態様において、再結合領域の比コンダクタンスは1シーメンス/cm2よりも大きい。本発明の材料とデバイスは、種々の合成及び予備的方法によって準備される、この種々の合成及び予備的方法として、限定的な意味ではなく、溶液法、ゾルゲル法、化学気相堆積法、電子ビームエピタキシャル法、クリーンルーム技術、スパッタ法及び気相移行反応を含む。本発明への使用に適した材料の物理的パラメータの代表値を、以下の表1から表6に示す。ここで使用されているように、PEDOTはポリ3,4-エチレンジオキシチオフェンに言及する。ここで使用されているように、PCBMは、[6,6]-フェニル-C61-酪酸メチルエステルとしても知られる、フラーレン派生物のフェニル-C61-酪酸メチルエステルに言及する。ここで使用されるように、P3HTは、ポリ3-ヘキシルチオフェンまたはポリ3-ヘキシルチオフェン-2,3-ディルとしても知られるポリチオフェンのタイプに言及する。ここで使用されているように、PCPDTBTは、ポリ[2,1,3-ベンゾチアジゾール-4.7-ディル[4,4-ビス2-エチルヘキシル-4H-シクロペンタ[2,1-b:3,4-b’]ジチオフェン-2,6-ディル]]としても知られる、有機半導体に言及する。実施例1この実施例では、本発明での使用に適したコロイド量子ドットの合成および精製について説明する。化学薬品酸化鉛PbO99.9、オレイン酸90、ビストリメチルシリルスルフィドTMS、合成グレード、1-オクタデセン90、3-メルカプトプロピオン酸99、テルピネオール、トリトン-Xおよび全ての溶媒無水グレードは、Sigma-Aldrichから入手した。金Auスパッタターゲット99.99、二酸化チタンTiO2スパッタターゲット、インジウムスズ酸化物ITOスパッタターゲットは、KurtJ.Lesker社から得た。フッ素ドープの酸化スズでコーティングされたガラス基板PilkintonTEC15は、HartfordGlassから得た。コロイド量子ドットの合成と精製真空下で24時間80度に加熱することにより乾燥し脱気した1-オクタデセン10mL中に、TMS0.18グラム、1モルを添加した。オレイン酸1.34グラム、4.8ミリモル、PbO0.45グラム、2.0mmolおよび1-オクタデセン14.2グラム、56.2mmolの混合物を、真空下で16時間、95°Cに加熱し、次いでアルゴン下に置いた。フラスコの温度を120°Cに上昇させ、そしてTMS/オクタデセン混合物を注入した。注入後、温度は約95°Cまで低下し、フラスコを36°Cまで冷却した。ナノ結晶を蒸留アセトン50mLで沈殿させ、周囲条件下で遠心分離した。上澄みを廃棄した後、沈殿物をトルエン中に分散させた。ナノ結晶をアセトン20mLで再度沈殿させ、その後、5分間遠心分離し乾燥させた後、最終的にトルエン~200mgmL1中に分散させた。PbSナノ結晶は、その後、N2を充填したグローブボックス内に持ち込まれた。ナノ結晶はメタノールで2回沈殿されており、そして最後に、50mgmL1オクタン中に再分散されている。実施例2この例では、PbSコロイド量子ドット薄膜の光学特性を説明する。多層スピンコーティング法は、それぞれの層を堆積したのち、厚さ30nmのPbSコロイド量子ドット薄膜を提供する。スピンコーティングしたPbSコロイド量子ドット薄膜を、4層、8層および12層有する単接合光起電デバイスを、金のトップコンタクトを例外として製造した。これらのデバイスの透過スペクトルを、積分球を有するUV-可視-IRスキャンフォトスペクトロメータを用いて得た。同じデバイス基板からの透過光を100透過率の基準として使用した。PBS薄膜の透過率は、波長975nmで抽出される。図5では、層数の関数としての透過率がプロットされている。黒の四角形ドットで示された実験データは、赤のカーブで示すように、光学式ベールの法則に適合している。このプロットから、それぞれの接合が得られる。このプロットは、二重接合デバイスの、8層のスピンコートPbSコロイド量子ドット薄層のそれぞれの接合が、入射光の約33である、975nmの入射光とほぼ等しい量を吸収することを示している。実施例3この実施では、TiO2の伝導率測定について説明する。ITOやAZOの導電率は、膜厚100nmのITOやAZO薄膜1インチ×1インチのサイズの抵抗を測定することによって得られる。TiO2の抵抗は、この方法を用いて得るには高すぎる。我々はまず、清浄な基板上に厚さ30nmのTiO2薄膜を堆積し、次に、図6に示すように、パターン化されたAgを電極として付ける。2つの近接したAg電極間のTiO2薄膜の抵抗値を測定する。下記式1は、TiO2膜の抵抗値を示す。TiO2の伝導率は、図4aの挿入図から抽出される。式I:R=1/σ1/d1/W実施例4この実施例では、傾斜再結合層をその間に有する2つの光起電力接合を含む、多重接合エネルギー変換デバイスの製造について説明する。この傾斜再結合層は、酸化インジウムスズ、アルミニウムドープ酸化亜鉛、二酸化チタンを含む。Hines,M等によるColloidalPbSnanocrystalswithsize-tunablenear-infraredemission:observationofpost-synthesisself-narrowingoftheparticlesizedistributionAdv.Mater.15,1844-18492003に記載された方法を変形して、PbSのコロイド量子ドットを合成した。SnO2:Fでコーティングされたガラス基板1インチ×1インチを、透明な底部コンタクトして使用した。各pnヘテロ接合におけるTiO2は80nmの厚さを有し、圧力5mTorr、電力95W、および速度0.2As1の不活性アルゴンAr環境下で、RFマグネトロンスパッタ法により、室温で成膜した。量子ドット薄膜は、周囲条件下で、オクタン中の50mgmL1溶液による多層スピンコーティングによって、TiO2上に作製した。それぞれの層厚さ25nmは2500rpmで堆積され、メタノール中の103-メルカプトプロピオン酸MPAによって、短時間処理された。その後、それぞれの層は、メタノールおよびオクタンでリンスされた。各pnヘテロ接合を作製した後、デバイスは窒素N2雰囲気中でグローブボックス内に移され、一晩放置された。GRL直径2.78mmの円形は、RFマグネトロンスパッタ法により室温で成膜された。ITO厚さ50nmは、圧力5mTorr、電力35Wおよび速度0.25As1で、Ar環境下で堆積された。AZO厚さ80nmは、圧力5mTorr、電力59Wおよび速度0.25AS1で、Ar環境下で堆積された。酸化チタン厚さ10nmは、圧力5mTorr、電力95Wおよび速度0.20AS1で、Ar環境下で堆積された。厚さ100nmの金のトップ最上部コンタクト直径2mmの円形状は、同じスパッタ法で堆積された。JVデータは、周囲条件下で、Keithley2400source-meterを用いて測定された。照明光源は、975nmのダイオードレーザーである。吸収分光を、Cary500UV-Vis-IR走査スペクトロフォトメータを使用して実施した。走査電子顕微鏡法を、クロスカットサンプル上で行った。PbSコロイド量子ドット薄膜は、拘束バンドギャップ1.3eVを有している。TiO2は、わずかにn型の透明導電性酸化物であり、p型PbSコロイド量子ドット薄膜との接合部にビルトインフィールドを生成する。約0.3eVのバンドのオフセットにより、この接合は、TiO2に量子ドット薄膜からの電子注入を好む。バンドオフセットの結果として、コロイド量子ドット薄膜中に発生した電子-ホール対は、基本の単接合デバイスの場合、電子がTiO2に向かって流れ、ホールがオームコンタクトに向かって流れるように、空乏領域とヘテロ界面の動作を介して分離される。構成セルのそれぞれの製作手段は、Pattantyus-Abraham,A.G.等による、Depleted-heterojunctioncolloidalquantumdotsolarCellsACSNano,46,pp33743380,2010において、既に報告されている。これらの材料のすべては、コロイド量子ドット薄膜と相性の良い、室温スパッタリング法を用いて堆積される。電流マッチングを簡単にするために、2つの光吸収層が同じ様な厚さを有するように、タンデム型光起電力デバイスを製造した。さらに、各コロイド量子ドット層で吸収率が小さい975nmの波長の光を、デバイスに照射した。この設計によって、おおよその電流マッチングが達成された。三層の傾斜再結合層が光起電力接合対間に配置された、タンデム型の光起電力デバイスを作製した。この構造では、高濃度にn型の深い仕事関数を有するインジウムスズ酸化物が、最下層のセルのPbSコロイド量子ドット層と接触し、インジウムスズ酸化物層と、より低濃度にドープされたn型TiO2である第3の傾斜再結合層との間に中間のキャリア密度を提供する、中間の仕事関数を有するアルミニウムドープの酸化亜鉛が存在する。より低濃度にドープされたn型TiO2は、隣接する光起電力接合対の他方のTiO2に接触する。本明細書に添付された特許請求の範囲において、aまたはanという語句は、一つ以上を意味している。ステップまたは要素に先行する含むおよびその変形は、更なるステップまたは要素の追加が任意であり、排除されていないことを意味する。すべての特許、特許出願、および本明細書に引用された他の公開された参考資料は、ここにその全体が参照により本明細書に組み込まれる。ここに引用された全ての参考資料または全ての一般的な従来技術とこの明細書の明示的な教示との間の不一致は、この明細書における教示を支持して解決されるべきである。これは、単語やフレーズの技術的に理解される定義と、同じ単語またはフレーズのこの明細書に明示的に提供された定義の間の矛盾を含む。前述の発明は、理解を明確にする目的で、図面および実施例によって詳細に記載されているが、当業者は、何らかの変更および修正が添付の特許請求の範囲の範囲内において実施可能であることを理解するであろう。"