TWI511306B

TWI511306B - 在一全大氣壓印刷程序中形成漸變折射率透鏡以形成光伏打面板

Info

Publication number: TWI511306B
Application number: TW102117616A
Authority: TW
Inventors: Tricia A Youngbull; William J Ray; Lixin Zheng; Mark D Lowenthal; Vera N Lockett; Theodore I Kamins; Neil O Shotton
Original assignee: Nthdegree Tech Worldwide Inc
Priority date: 2012-05-18
Filing date: 2013-05-17
Publication date: 2015-12-01
Also published as: TW201405841A

Description

在一全大氣壓印刷程序中形成漸變折射率透鏡以形成光伏打面板

相關申請案之交叉參考

本申請案係部分基於2011年12月19日申請之標題為Photovoltaic Panel With Graded-Index Lens之美國臨時申請案第61/577,607號，該案讓與本受讓人且以引用方式併入本文。

本申請案亦係部分基於2011年12月19日申請之標題為Photovoltaic Panel With Quantum Dots Deposited Directly On Silicon Solar Cell Layer之美國臨時申請案第61/577,612號，該案讓與本受讓人且以引用方式併入本文。

本發明係關於形成亦稱為太陽能面板或太陽能電池之光伏打(PV)面板，且特定言之係關於一種用於使用一全大氣壓印刷程序形成一基於矽之PV面板之技術。

結晶及多結晶矽光伏打面板傳統上係使用一半自動程序製造，該半自動程序需要昂貴的製造裝備、勞動力相對密集且需要真空處理工具，諸如真空蒸發器及電漿增強型化學氣相沈積(PECVD)腔室。本文所述之本發明描述一種無需真空工具之連續捲輪式薄膜輸送(roll- to-roll)結晶PV製造方法。已使用沈積有電漿之非晶矽及經狹縫式塗佈之二硒化銅銦鎵表明PV面板之捲輪式薄膜輸送(R2R)製造，但是此等程序並未真正連續，例如使用R2R設備但是捲繞(wound up)腹板且將腹板輸送至多個處理站。此外，來自此等薄膜面板之每瓦特所產生的功率之製造成本在財政上難以為繼。

在本發明中，PV面板係由直徑為10微米至150微米之高效率結晶矽微球體製成，從而大幅減小每面板面積的矽消耗。PV面板極高效地使用矽，這係因為光入射表面積對體積的比率比平面矽大2至3個數量級。小的球體大小亦容許散佈在塗佈於一腹板上之一墨水系統中之微球體進入一緊密堆積單分子層中。微球體及其他功能層之高通量低成本塗佈及PN接面之形成皆係以一連續大氣壓捲輪式薄膜輸送程序加以實行。

標題為Method of Manufacturing a Light Emitting,Photovoltaic or Other Electronic Apparatus and System之美國專利申請公開案第US2010/0167441號係讓與本受讓人且以引用方式併入本文。該公開案描述使用半導體微二極體之陣列形成發光二極體(LED)薄板及光伏打(PV)面板之各種技術。特定言之，PV面板包括微球體且直徑可為20微米至40微米之量級。製造矽球體之若干方法為人所知且包含：在一下墜塔中由熔融矽形成球體；在一基板上圖案化矽粒子聚結物；及熔融該等矽粒子聚結物以藉由表面張力形成球體或透過一電漿反應器使粉末滴落。

迄今為止，球形PV模組受限於快速產生矽球體之一近似緊密堆積單分子層之一方式。微米或奈米範圍球體之單分子層形成多年來一直係跨多個不同學科之一重大研究領域。由高固體流體快速線內形成微米球體之真單分子層係困難的，且在一工業定型內仍係一項困難的任務。單分子層發生在極為狹窄的控制範圍內，其中印刷條件之一小變化有利於稀疏層或層加倍。

Lee等人之美國專利申請案2011/0117694 A1描述一種用以在一單分子層中不以一緊密堆積陣列製造矽微球體二極體之噴墨印刷程序，且與本文描述之塗佈程序相比，噴墨印刷係一相對較低通量印刷程序。此外，PV面板程序使用真空工具，具體言之使用電漿增強型化學氣相沈積以形成電極。需要一種矽微球體之高通量(例如，10ft/min至20ft/min)R2R單分子層塗佈程序。

亦需要在低溫(<640℃)下在球形PV二極體中形成背表面場(BSF)以在一R2R程序期間增加面板效率且維持腹板之結構完整性。BSF係矽太陽能電池中能夠在太陽能面板中提供1%至3%總功率轉換效率增益之一富鋁區域。通常，藉由在矽晶圓之背側上網版印刷一鋁糊狀物及將該等矽晶圓在800℃至900℃下燃燒以形成一歐姆接觸件及一BSF而形成用於單結晶及多結晶矽太陽能電池之後接觸件。美國專利申請案第13/587,380號描述一種基於鋁之墨水。此墨水係用以在600℃之一峰值溫度下在一移動腹板上使用快速退火在矽微球體中形成一BSF。

摻雜矽球體以形成二極體之各種方法亦為人所知。通常，在外表面上使用磷高度摻雜(10^-4 Ohm-cm或更小)輕微摻雜之p型矽(10^-10 Ohm-cm)以形成一pn+二極體。美國專利第7,214,577號描述在形成PV面板之前使用磷摻雜物至1mm至2mm直徑的矽球體中之標準擴散。這係需要含有危險氣體之一特殊處理腔室之一批次程序，且隨後必須蝕刻球形二極體以移除n+區域之一部分。本揭示內容中描述之方法在R2R程序期間在大氣壓下使用雷射退火就地形成PN接面。這係首次使用雷射退火以在球形矽上線內形成PN接面，且其移除在後續程序中蝕刻二極體之需要。

二極體之陽極及陰極係歐姆地連接至印刷導體以在一PV面板中形成並聯連接二極體之一陣列。面板可以串聯及並聯之一組合連接以達成所要電特性。

進一步言之，美國專利申請公開案第US2010/0167441號中描述之面板係使用各種程序形成，該等程序在捲輪式薄膜輸送印刷程序之情況下係不切實際的。這增加面板之成本且降低面板之製造通量。例如，使用具有球體最終所駐留之預成形通道之一基板。必須自基板刮除一糊狀物導體及並未沈積在該等通道中之球體，這增加形成面板之困難度及成本。

進一步言之，美國專利申請公開案第US2010/0167441號之程序大體上在二極體陣列上方沈積預成形透鏡，其中該等透鏡之形狀未針對球體最佳化且其中該等透鏡難以相對於球體最佳地定位。歸因於矽、透鏡與空氣之間的折射率之較大變動，存在顯著光反射。美國專利第8,013,238號使用一垂直彈性支座將透鏡對準於毫米大小的球形二極體，從而需要該等球體以正方形陣列隔開若干毫米，這會顯著減少光伏打面板之作用區。在本申請案中，申請人揭示在矽微球體二極體之一緊密堆積陣列上方具有一漸變折射率以減小自矽之光反射且容許一更高效PV面板之對準透鏡。歐洲專利申請案EP 1 586 121 B1描述一種用於球形PV之抗反射塗層，但是材料沈積方法係一真空程序，因此不能執行一連續捲輪式薄膜輸送程序。

亦可期望對美國專利申請公開案第US 2010/0167441號之程序之其他改良，從而改良面板之效能並簡化處理。

需要一種使用一捲輪式薄膜輸送印刷程序以一相對較低成本製造具有一抗反射漸變折射率透鏡之一高效PV面板之全大氣壓技術。

在使用一高效捲輪式薄膜輸送製造技術以形成PV面板之一全大氣壓程序之一實施例中，在一滾筒上提供一鋁箔基板。由於金屬基板未透過印刷機(本文被稱為腹板)纏繞，故在該基板上塗佈諸如含鋁墨水之一導電黏著層，接著即刻在未固化含鋁墨水上塗佈一矽球體漿液。矽球體之直徑可為10微米至300微米且經預摻雜為n型或p型或具有一純質導電類型。在此實例中假定輕微摻雜p型微球體。諸如藉由一輥、刀片或氣刀散佈該漿液使其變薄以形成矽球體之一緊密堆積單分子層，且該等球體變為嵌入在該含鋁墨水中。接著固化該含鋁墨水(例如，使墨水之溶劑蒸發)且藉由一線內爐或其他熱源退火該含鋁墨水(燒結鋁粒子)。該退火導致該等矽球體之接觸區域與該鋁墨水形成合金以形成一背表面場或高度摻雜p⁺ 矽，且形成與鋁之一歐姆接觸。此p⁺ 層減小球體背表面處之電子-電洞重組且因此使效率增加總計1至3個百分點。

該基板並未使用用於對準球體且含有含鋁層之通道，從而大幅簡化面板之形成且減小浪費。

在該等球體上方噴塗一介電質。該介電質經設計以藉由毛細管作用及表面張力自微球體之頂部淬斷(wet off)(或芯吸(wick off))以在該等微球體之間形成1微米至15微米厚的塗層，且接著固化該塗層。該等矽球體之頂部上剩餘的近似150nm或更小之介電質之一殘餘層並未不利於形成PN接面。

在該等球體上方噴塗且藉由(諸如)一雷射加熱磷酸、摻雜磷之玻璃、摻雜磷之矽奈米粒子或一含磷矽前驅體，以將n型摻雜物擴散至該等球體之頂表面中，從而形成二極體。接著自該等球體之頂部洗除殘餘磷摻雜物。

接著在面板之表面上方(包含該等球體之曝露n型層上方)狹縫式塗佈諸如一導電墨水之一透明導體。若導體材料沈積為一液體，則導體黏度可足夠低使得其藉由重力、表面張力及毛細管作用而積存在該等球體之下部周圍，且自該等球體上方縮進以形成一導電網路。此積存減小導體之電阻且避免導體覆蓋二極體並減小光學透射之問題。

接著，在積存的導體層及該等球體上方之選定區域中印刷薄金屬匯流排條，從而形成沿PV面板之長度延伸之許多低電阻平行帶狀物。接著可形成幾個較寬且較厚的正交金屬匯流排條使之接觸薄匯流排條以將太陽能電池的陰極電流載送至各PV面板之一邊緣處之電連接器。鋁基板將陽極電流載送至該等連接器。

接著，在該等球體之頂表面上方塗佈矽之量子點或其他類型的量子點以符合該等球體之形狀。該等量子點吸收UV光且發射可見波長中的光。矽二極體將增加的可見光轉換為電流，因此不會浪費入射UV光且減小太陽能電池加熱。

為減小反射且形成一環境障壁，在該等矽球體上方沈積一環境穩健透明黏結劑中之高折射率奈米粒子之一層或一系列層(例如，摻雜玻璃珠或其他高折射率粒子，諸如二氧化鈦)，從而產生一全向漸變(或階變)折射率抗反射塗層。如本文使用，一奈米粒子具有小於1微米之一直徑。該等粒子較佳具有小於100nm之一平均直徑。該等奈米粒子之大小小於可見光之波長以限制藉由該等奈米粒子之散射。該等粒子具有約1.7至2.4之一折射率。該透明黏結劑具有低於該等奈米粒子之折射率之一折射率，但是複合物產生僅大於該黏結劑之一有效折射率，且係藉由改變高折射率奈米粒子之濃度進行調諧。在不具備添加劑之情況下，使一光學透明聚合物之折射率增加至1.7以上係難以達成。該層可含有不同折射率之一或多個奈米粒子類型之一混合物，且該等不同奈米粒子之濃度可在透鏡之上部與下部之間變化。該等不同折射率奈米粒子可具有不同大小及/或質量以產生不同濃度，因為該等奈米粒子在液體中以不同速率沈澱。為簡化捲輪式薄膜輸送程序期間之塗佈步驟數目，一單個透鏡塗層可為較佳。在另一實施例中，具有不同整體折射率之多個層經塗佈且固化在彼此之頂部上以使透鏡之折射率更精確地漸變。

在一實施例中，接著在奈米粒子層上方沈積一較低折射率(例如，n=1.4)聚偏二氟乙烯(PVDF)層或含有匹配折射率(例如，n=1.4)粒子(例如，透明摻雜玻璃珠)之其他合適的透明聚合物。此較低折射率層可具有1.4或更小(例如，1.3)之一有效折射率。此等粒子可具有介於1微米至10微米之間之一平均直徑。較佳遠比黏結劑堅堅硬之此等粒子可期望提供耐磨性。此保護在PV面板中係極為重要的優點。

量子點層及透鏡層符合二極體之修圓頂表面，從而產生具有最小反射之一最佳光學結構。

接著，切割該滾筒以形成個別PV面板，各面板含有並聯連接之數百萬個矽二極體，且將該等PV面板之一陣列接合至一支撐結構以形成一模組。該等PV面板可以串聯及並聯之任何組合電連接以達成所要電壓及電流特性。

在另一實施例中，在基板上塗佈p-n矽二極體之前形成該等p-n矽二極體。最初提供p型摻雜或未摻雜矽球體。接著藉由(諸如)使該等球體在一批次筒式程序中遭受磷酸而在該等球體上形成一外n⁺ 型層。接著將該等球體施覆至一鋁基板上之一未固化含鋁墨水層，且燒結墨水以製成該n⁺ 型層之底部與該含鋁墨水之間之電接觸。

接著，塗佈並固化一介電層，該介電層藉由毛細管作用及表面張力自微球體之頂部淬斷以在該等微球體之間形成1微米至15微米厚的塗層。

接著，蝕除二極體之頂表面，從而曝露內部p型矽(假定該等球體最初經摻雜)。若需要(諸如由於歐姆接觸且為形成一前表面場)或若該等球體最初未經p摻雜，則可進行p型矽之一進一步摻雜。接著，印刷一透明導體以接觸該p型矽。剩餘程序可為上述程序。

在又另一實施例中，如上所述，在基板上沈積p-n矽二極體之前形成該等p-n矽二極體使之具有一p型核心及一n⁺ 型外層。接著，將該等球體印刷在諸如一膠帶之一介電層上。接著，蝕刻該等球體之上n⁺ 型層以曝露p型矽。接著，在面板上方印刷一含鋁墨水層。加熱該含鋁墨水以使墨水在該等球體之間流動，使得鋁與該等球體之n⁺ 型底層歐姆接觸。該鋁亦產生該等球體之一p⁺ 型頂表面。藉由濕式蝕刻移除與該頂部p⁺ 型矽接觸之剩餘任何含鋁墨水。

若擔心相鄰p⁺ 區域與n⁺ 區域之間的擴散，則在沈積該含鋁墨水層之前可在各球體周圍n⁺ 型區域與曝露p型區域之間形成一薄介電層，以在形成該等球體之p⁺ 型頂表面之後用作一分離器。

接著，在面板上方印刷一低溫介電質，該低溫介電質藉由毛細管作用及表面張力自微球體之頂部淬斷(或芯吸)(且積存在該等微球體之周邊周圍)以在該等微球體之間形成1微米至15微米厚的塗層，從而曝露p⁺ 型矽。

接著，藉由(諸如)狹縫式塗佈在該面板上方塗佈一透明導體層。接著，加熱該導體層以燒結該層中之導電粒子且與該p⁺ 型矽歐姆接觸。可期望該透明導體材料積存在該p⁺ 型矽之諸側周圍。

接著，印刷金屬匯流排條以產生經由該透明導體至該p⁺ 型矽之一低電阻路徑。

接著，可如先前描述般形成一量子點層及漸變透鏡。

接著，形成通向基於鋁之陽極層及透明導體陰極層之陽極及陰極連接器。

接著，使該等面板分離、安裝在一支撐結構上且電互連。

在實施方式中描述其他實施例。可在大氣壓條件下執行所有步驟。

10‧‧‧起始基板/基板

12‧‧‧含鋁墨水源

13‧‧‧含鋁墨水

14‧‧‧第一狹縫式頭部

16‧‧‧摻雜或純質矽球體源

18‧‧‧矽墨水

20‧‧‧第二狹縫式頭部

22‧‧‧含鋁導體層/未固化導體層

26‧‧‧p型矽球體/球體表面

30‧‧‧氣刀

31‧‧‧矽墨水層

32‧‧‧加熱器

34‧‧‧P⁺ 區域

36‧‧‧介電質

38‧‧‧n摻雜物層

40‧‧‧n型部分

44‧‧‧導體層

48‧‧‧金屬匯流排條

50‧‧‧薄層/奈米矽量子點層

52‧‧‧奈米矽量子點

54‧‧‧透鏡層/透鏡

56‧‧‧奈米粒子/量子點

58‧‧‧透鏡層/透鏡/黏結劑

60‧‧‧玻璃珠

82‧‧‧矽球體

84‧‧‧n⁺ 型外殼

86‧‧‧導電層

88‧‧‧基板

90‧‧‧介電層

92‧‧‧導體層/導體

94‧‧‧金屬匯流排條

100‧‧‧介電層

102‧‧‧基板

104‧‧‧介電質

108‧‧‧含鋁層

112‧‧‧低溫介電質

114‧‧‧透明導體層

116‧‧‧金屬匯流排條

120‧‧‧基板

140‧‧‧面板

141‧‧‧第一電連接件

142‧‧‧金屬匯流排條

144‧‧‧第二電連接件

圖1係一起始薄金屬箔基板之一俯視圖。對於一捲輪式薄膜輸送全大氣壓印刷程序，形成一面板或一電池之基板可為任何大小。

圖2圖解說明緊接在塗佈一層矽球體之前狹縫式塗佈一含鋁墨水或糊狀物層，使得該等球體上覆於未固化導體層。此等層可藉由其他方式(諸如輪轉網版印刷或輥式刮刀(knife-over-roll)塗佈)施覆。

圖3係該基板沿一列p型矽球體之一截面視圖，其圖解說明在該未固化導體層上沈積矽球體以形成一緊密堆積單分子層。為簡單起見將展示僅對一單個球體執行之程序，但是可在PV面板之整個表面上方同時執行該程序之各步驟。

圖4圖解說明自矽球體漿液蒸發溶劑以輔助形成一薄層(諸如一單分子層)同時迫使球體進入未固化導體層中之一氣刀。圖4亦圖解說明經退火以在該等矽球體中形成一背表面場之矽球體層及導體層。

圖5圖解說明在圖4之程序之後接合至該導電層之矽球體。

圖6圖解說明塗佈在PV面板之表面上方之一介電障壁層。

圖7圖解說明自微球體之頂部淬斷(或芯吸)以曝露矽表面之介電質。

圖8圖解說明沈積在該矽表面上方之一n型摻雜物層。n型摻雜物原子係自該n摻雜物層擴散至矽中以就地產生pn二極體。

圖9圖解說明在摻雜下伏矽之後洗除之n型摻雜物層。

圖10圖解說明至少沿矽球體之邊緣塗佈之一透明導體或其他導體，接著在該導體之一部分上方印刷一金屬匯流排條。該透明導體材料在沈積為液體之情況下可藉由毛細管作用自該等球體之頂表面自動縮進且可期望積存在該等球體之周邊周圍以形成一導電網路。

圖11圖解說明在該矽表面上沈積量子點。

圖12圖解說明在一較低折射率介電材料中沈積高折射率奈米粒子(<300nm)，從而形成一漸變(或階變)折射率透鏡之部分以減小反射。

圖13圖解說明沈積低折射率且較大的粒子，從而形成漸變(或階變)折射率透鏡之部分以減小反射。

圖14圖解說明作為一預成形二極體之矽球體之另一實施例。

圖15圖解說明圖14之嵌入一導電層中使得電接觸n⁺ 型外層之矽二極體。

圖16圖解說明形成於該等球體上方且經回蝕以曝露該等球體之頂部之一介電層。

圖17圖解說明已蝕除該等球體之頂部以曝露p型矽。所曝露的p型矽可具有初始p型摻雜物濃度，或可執行一摻雜步驟以使其成為p⁺ 型。接著形成一透明導體以與該p型或p⁺ 型矽歐姆接觸，然後形成金屬匯流排條。接著可執行圖11至圖13之程序。

圖18圖解說明作為一預成形二極體之矽球體。

圖19圖解說明沈積在一基板上之球體及沈積在該等球體上方之一介電質。

圖20圖解說明回蝕該介電質以曝露該等球體之頂部且蝕除所曝露的n⁺ 型矽以曝露下伏p型矽。

圖21圖解說明移除剩餘介電質。

圖22圖解說明沈積並加熱一含鋁層以在各球體之頂部上形成一p⁺ 型區域。

圖23圖解說明向下蝕刻該含鋁層以僅歐姆接觸該等球體之n⁺ 型部分。

圖24圖解說明形成在該等球體上方以曝露p⁺ 型區域之一介電遮罩層。

圖25圖解說明沈積在該等球體上方以接觸p⁺ 型區域之一透明導體及接觸該透明導體之較厚金屬匯流排條。

圖26係使用一捲輪式薄膜輸送技術執行之全大氣壓印刷程序之一部分之一示意圖。

圖27係四個PV面板之一俯視圖，各PV面板通常含有並聯連接以將太陽光轉換為電力之數百萬個矽二極體，其中穩健金屬匯流排條經形成以電接觸較狹窄的印刷導體，且其中電極經形成以容許藉由外部導體串聯連接該等面板。

圖28展示在自20℃至60℃之漿液溫度下依據剪切速率而變化之矽微球體漿液之黏度行為。該漿液在室溫下具有高度觸變性(thixotrapic)但是在40℃下展現更小的剪切薄化。在60℃下損失一些溶劑，從而導致黏度在100s^-1 下略微增加。

圖29A及圖29B係塗佈在一鋁腹板上之63微米至75微米微球體之一緊密堆積單分子層在不同放大率下的光學影像。該等微球體形成一緊密堆積單分子層且直徑可在10微米至150微米內，其中直徑具有+/- 10微米之變異數。

圖30係接合至塗佈在一Al箔基板上之含Al墨水之截面矽微球體之一光學影像。該墨水與該等矽微球體之間的界面展示一p+區域或背表面場區域之形成。

圖31A係嵌入在固化Al墨水中之矽球體之單分子層之一截面之一掃描電子顯微鏡影像。

圖31B及圖31C係在一掃描電子顯微鏡中獲取之能量分散式x射線光譜影像，其等展示矽微球體中之一合金區域(p+)(圖31B)及鋁基板中之一合金(富矽相)區域(圖31C)。

使用相同數字標記各個圖式中類似或相同之元件。

本發明之一實施例係用於形成通常含有並聯電互連之數百萬個小的實質上球形矽二極體之一薄PV面板(或太陽能電池)之一程序。電係藉由該面板歸因於光伏打效應而產生。藉由將富電子或缺電子原子擴散至近似1微米之一深度(通常形成被稱為射極之一摻雜n型層)而在輕微摻雜矽(通常p型且被稱為基極)中製造一pn接面。製成至該pn接面之任一側上之射極及基極之電接觸。在此接面處，由離子化施體及受體之存在而形成一空乏區域。當自太陽光吸收光子時，產生自由載子。此等光生載子擴散並漂移至該p-n接面之空乏區域、在內建電場下跨該接面漂移且收集在電極處，從而導致一凈光電流。二極體群組可以串聯及並聯之一組合連接以產生一所要操作電壓及電流。例如，可使用電力以饋電至公用事業電網(utility grid)或對一蓄電池充電。

僅能量等於或稍微大於矽之能帶隙(~1.1eV)之光子藉由矽轉換為電。UV光具有遠大於該能帶隙之一能量，因此大部分此吸收能量作為熱量而浪費。歸因於空氣之折射率(n=1)與矽之折射率(對於可見光n=約4)之間之差較大，亦存在藉由該矽之顯著反射。因此浪費所反射的太陽光。此等僅係基於矽之PV面板具有相對較低的功率轉換效率(通常小於20%)之一些原因。

下文描述之實施例圖解說明用於形成一高效PV面板之各種大氣壓印刷程序。(諸如)金屬沈積、介電質沈積、蝕刻等等無需一真空腔室，從而導致PV面板製造程序相對簡單且實施PV面板製造程序並不昂貴。此程序實現一高通量捲輪式薄膜輸送製造技術。進一步言之，該程序極高效地使用矽。

圖1係一起始基板10之一俯視圖。在實例中，該基板10係一可撓性鋁箔且用以傳導電流。在另一實施例中，該基板10係任何其他金屬，諸如不鏽鋼、銅、黃銅或其他合金。該基板10代替性地可為一介電質，諸如一聚合物薄板。該基板10可為任何大小，諸如9英寸×18英寸。較佳地，該基板10係設置在一滾筒上，且所述技術在大氣壓條件下被執行為一捲輪式薄膜輸送程序。在較佳實施例中，在該基板10中未形成通道。

在圖2中，緊接在形成一導電層之後，沈積一矽球體漿液。在另一實施例中，該導電層可在沈積矽球體之前固化。圖2圖解說明一狹縫式塗佈程序，但是設想替代性印刷或塗佈方法(例如，輥式刮刀塗佈)。對一第一狹縫式頭部14提供含鋁糊狀物或含鋁墨水13之一源12。該糊狀物亦可為鋁與矽或其他材料之一組合。該第一狹縫式頭部14可視需要加熱該含鋁墨水13，且一泵浦導致該墨水13自該第一狹縫式頭部14中之一長狹縫噴出。狹縫式頭部為人所熟知。因此，經沈積的含鋁墨水13之位置及量被小心控制且可用以沈積若干列導體層。

對一第二狹縫式頭部20提供一溶劑系統(矽墨水18)中之摻雜或純質矽球體之一源16，該矽墨水18亦可經加熱以控制黏度且在含鋁墨水13固化之前沈積至該含鋁墨水13上。墨水13及18之黏度及溶劑中之粒子百分比可經控制以最佳化墨水之散佈及經沈積粒子之堆積密度。可將該等狹縫式頭部14及20連接在一起，從而被稱為用於精確地對準墨水13及18之一雙狹縫式頭部。

在一實施例中，跨該基板10之寬度沈積幾千個摻雜球體。該等球體理想上係堆積成六邊形(即，各球體在一水平平面中具有包圍其之6個球體)以提供每單位面積最大數目個球體。單分子層發生在極為狹窄的控制範圍內，其中印刷條件之一小變化有利於稀疏層或層加倍。此等困難係歸因於流體之流變性及此等高度剪切薄化材料之刮刀塗佈或狹縫式塗佈之物理限制二者。

圖28展示依據溫度而變化之矽球體之剪切薄化性質。藉由在40℃下塗佈墨水，最小化剪切薄化，因此可形成一單分子層。

此外，藉由使用濕對濕途徑(例如，一濕式導電「膠質」層上之濕式球形沉積)，以213cm/min製成一緊密堆積或近似完美單分子層。圖29A及圖29B展示具有63微米至75微米之直徑之微球體之一緊密堆積單分子層之形成。此程序已用直徑大小在自10微米至150微米之範圍內之微球體證明，但是一高堆積密度需要至多20微米之一總直徑變異數。輥式刮刀塗佈及狹縫式塗佈二者之組合容許顯著增強塗佈控制範圍且係高速塗佈剪切薄化流體之一創新。

與此步驟相比，美國公開案2010/0167441中沈積在一平坦基板(無通道或腔)上方之黏著層並非一金屬，而係(例如)一導電聚合物。鋁層之電阻低於一導電聚合物之電阻，且可使用鋁以用p型摻雜物摻雜矽。

圖3係基板10之一截面視圖，其展示在塗佈含鋁導體層22之後塗佈p型矽球體26。代替性地可使用具有預成形pn接面之n型未摻雜或矽球體。美國專利第5,556,791號中描述矽球體之形成。在一實施例中，該等球體26具有介於10微米至300微米之間的某處之一平均直徑。該等球體26通常不會係完美球體，因此假定其等係實質上球形。

若使用網版印刷以形成本文所述之各種層，則可在該基板10之一大表面上方執行諸程序，同時該基板10係固定的。在網版印刷中，已在使用習知光微影程序圖案化之一遮罩層(諸如水乳液)上形成一細網格。接著，將該網格佈置在該基板10上方。接著，在該網格上方塗刷包括待沈積之材料之液體或糊狀物以迫使液體/糊狀物通過該遮罩中之開口以在該基板10表面上沈積該液體/糊狀物。藉由(諸如)憑藉加熱乾燥來固化經沈積之材料。

圖4圖解說明散佈矽墨水層31以形成該等球體26之一薄層(例如，一單分子層)同時迫使該等球體26進入未固化導體層22中之一選用氣刀30。在吹出經加熱過濾的空氣或惰性氣體時，該氣刀30亦部分地蒸發墨水溶劑。因此，相對於軋輥或刀片使用氣刀30存在協同作用。該氣刀30可經引導法向於該基板10或與該基板10成一角度。在一實施例中，該氣刀30吹出一狹窄角度(一刀口)之空氣。在其他實施例中，可使用任何類型的展佈機(spreader)。在另一實施例中，取決於沈積技術，無需展佈機。

圖4亦圖解說明在一捲輪式薄膜輸送程序期間以兩步驟程序固化且退火矽墨水層31及導體層22。固化步驟蒸發墨水溶劑。展示一加熱器32。該加熱器32可為任何合適的加熱器，包含一快速退火系統。該退火將該導體層22中之鋁粒子燒結在一起、在矽(一p⁺ 區域)中形成一背表面場，且將該矽接合至該導電層，從而對下伏基板提供機械及電連接二者。圖5圖解說明在圖4之程序之後嵌入固化導電層22中以形成一大接觸區域之矽球體26。無論Al在何處接觸該等矽球體26，在Al退火步驟期間皆形成P⁺ 區域34。Al原子擴散至矽中，從而形成高度摻雜p⁺ 區域34並產生歐姆接觸。圖30及圖31A至圖31C中展示在此退火程序之後接合至Al墨水及基板之矽微球體之截面影像。在圖30中，矽微球體之底部中之「亮」區域係BSF區域且被證明為如圖31B中之電子分散式光譜儀(EDS)顯微照片中所示之富Al「暗區域」。在圖31C中，展示矽含量之一EDS顯微照片。Al基板中之富矽區域展示發生Al墨水與Al基板之間之合金化及因此電接觸以完成太陽能電池陽極。

在圖6中，藉由(諸如)噴塗或噴墨印刷在PV面板之表面上方沈積一介電質36。在一實施例中，該介電質36係接著經固化之一噴塗玻璃前驅體，諸如旋塗式玻璃(SOG)。旋塗式玻璃係用以描述可藉由旋塗或噴塗沈積之一低黏度玻璃之一術語。該介電質36在球體之間之厚度係幾微米或幾十微米之量級，這係因為該等球體26僅具有介於10微米至300微米之間之一直徑。在另一實施例中，該介電質係在固化時形成一連續絕緣層之聚合物微珠之一分散液。

在圖7中，該介電質36經展示以自該等矽球體26之頂部淬斷以曝露上矽表面。歸因於該介電質36之低黏度、該等矽球體之光滑表面及矽與介電質36之間缺少化學相互作用，該介電質36歸因於毛細管作用、表面張力及重力而沿該等矽球體26之邊緣積存。介電層自該等球體之頂部之此移除亦可被稱為芯吸。即使該等球體26之頂部上存在一薄殘餘介電層，一後續雷射擴散步驟亦可克服此薄介電層以形成如下文描述之一PN接面。在另一實施例中，微珠完全淬斷矽微球體之頂部，從而曝露一原始表面以形成PN接面。

在圖8中，在矽表面上方沈積一n摻雜物層38以在線內產生pn接面二極體。在一實施例中，該n摻雜物層38係經噴塗或印刷之摻雜磷之玻璃層。層38中之摻雜物使用一脈衝雷射擴散至矽中。該雷射將球體表面26加熱至(例如)矽之熔融溫度以上以容許磷快速擴散至矽中。在另一實施例中，該摻雜物係磷酸且可直接塗佈在介電層上方，接著使用雷射退火透過矽微球體之頂部上之薄介電質擴散以形成p-n接面。在一第三實施例中，該摻雜物係摻雜磷之奈米矽或含磷矽前驅體，其在使用雷射輻照時形成一連續矽膜。取決於雷射條件，該膜可為非晶系、奈米結晶或單結晶。當雷射條件致使磷擴散超出該矽膜與微球體之間的界面時，形成一同質接面。當雷射條件致使磷保持在上矽層內時，形成一異質接面。可期望峰值功率為45W或更小且通量為20微焦耳至100微焦耳且焦距高達6mm之一532nm雷射。

在圖9中，洗除或蝕除該n摻雜物層38之剩餘部分，從而亦可進一步薄化該介電層36。圖9圖解說明作為一n型部分40之矽球體26之頂部，因此使用一捲輪式薄膜輸送程序在線內形成一pn二極體。若需要，可沈積一額外介電層，其經設計以自大部分矽表面淬斷以藉由重力、表面張力及毛細管作用而積存在光滑球體之周邊周圍。

在圖10中，至少沿該等矽球體26之邊緣沈積一透明導體或其他導體層44以電接觸該等球體26之n⁺ 型部分40，且退火該導體層44以降低接觸電阻。在一實施例中，該導體層44係藉由狹縫式塗佈沈積，從而迫使液體導體材料透過一狹縫而至該表面上。在一實施例中，透明導體材料具有一足夠低黏度以藉由重力、表面張力及毛細管作用而積存在光滑球體之周邊周圍。積存該透明導體降低該導體之電阻並改良可靠性。因為該透明導體實質上自二極體之頂部芯吸，所以避免關於該透明導體之任何反射問題，且該透明導體與矽之間的任何折射率失配變得不相關。若需要，可使用一濕式蝕刻自球體之頂部蝕除任何薄導體層。

若使用一不透明導體層，則應蝕除該等球體26之頂部上方顯著衰減太陽輻射光譜中可藉由矽吸收之光之任何導體材料。在一實施例中，包括一黏結劑中之奈米大小的銀粒子或導線之一層可被用作該導體層44。該等銀粒子或導線在固化之後彼此接觸。在一實施例中，該導體層44之厚度在乾燥之後係約100nm至200nm。

接著，藉由(諸如)噴墨印刷或輪轉網版印刷銀或其他導體而在該透明導體層44上方選擇性地印刷一低電阻率金屬匯流排條48。接著，退火所得結構以燒結銀粒子。

如先前提及，來自太陽之藉由矽二極體吸收之UV光產生廢熱。UV光子因其等淺吸收深度而被吸收在該等矽球體26之上高度摻雜射極區域中，因此任何UV產生之自由載子重組之概率較高。

在圖11中，藉由(諸如)噴塗或噴墨印刷直接在矽表面上沈積具有介於2nm至20nm之一平均直徑之奈米矽量子點52之一層50。因此，保形地塗佈球體26。所要大小的量子點在商業上可購得且已知該等量子點係用於將來自LED之藍光或UV光轉換為較長波長，從而可產生白光。該等量子點之材料及大小判定發射波長。該等量子點係散佈在液體中之球體26上方(或任何透明導體上方)，接著該液體經蒸發以使量子點52之一薄層50留在矽球體26上方。歸因於光致發光，該等量子點52吸收太陽的UV光且發射可見光(諸如大約700nm或更小的紅光)。接著藉由二極體之光伏打效應將該可見光轉換為電流。因此，增加效率且減小熱量。展示量子點之大小對其等光致發光能量之曲線圖係公開可用的，且最佳大小取決於太陽光譜中之波長及藉由矽最高效地轉換為電之波長。量子點52並非用來直接產生電流。

因為量子點52較佳係矽且球體26係矽，所以折射率之值可接近以免增加矽球體表面之反射率。進一步言之，量子點52係在電連接至矽球體26之後施覆，因此量子點層無須導電。

可能不導電之量子點層50可上覆於金屬匯流排條48，這係因為沿PV面板之邊緣電接觸該匯流排條48，其中並未沈積量子點。在一實施例中，該等量子點52可浸漬(infused)在該等球體26上方之一透明導體層中。

經拋光矽歸因於空氣與矽之折射率(n)之差較大而反射約35%至50%的可見光及50%至70%的紫外光。圖12及圖13圖解說明形成一階變折射率透鏡或漸變折射率透鏡以減小矽之反射率。僅展示兩個透鏡層；然而，可添加額外層以使折射率漸變以進一步減小反射損失。歸因於透鏡塗佈配方之流變性，透鏡之底表面將固有地符合球體26，從而最大化矽球體之光透射。在圖12中，在該量子點層50上方沈積含有一黏結劑中之高折射率奈米粒子56之一層54。在一實施例中，該等奈米粒子56具有小於300nm之一平均直徑，且較佳為10nm至100nm。該等奈米粒子56之形狀將未必係球形，且直徑可被視為形狀之最寬直徑。該等奈米粒子56係由具有約1.7至2.4之一高折射率之一材料製成。此大體上高於任何高折射率聚合物。因為該等奈米粒子56具有高於其中浸漬該等奈米粒子56之黏結劑之一折射率，所以使其等大小保持遠低於所關注波長(即，350nm或更大)係至關重要的，或在該層54內部將存在顯著吸收及反射。歸因於該等奈米粒子56之較小大小，所要電磁範圍中存在較少或不存在反射或吸收。該黏結劑可為聚偏二氟乙烯(PVDF)或另一合適的聚合物或在沈積時為液體之其他材料。奈米粒子亦可被稱為珠。在一實施例中，該等奈米粒子56係透明摻雜玻璃珠。該等奈米粒子56及該黏結劑可藉由噴塗、印刷或使用其他大氣壓沈積技術而沈積。在固化之後，該層54之厚度可為幾微米。在另一實施例中，若一些吸收係可容許的，則該等奈米粒子56小於10微米。

在圖13中，沈積含有低折射率且較大粒子(較佳係透明玻璃珠60(例如，矽石))之一層58以形成漸變折射率透鏡之上部以減小反射。該等玻璃珠60可具有介於1.4至1.43之間之一折射率以匹配液體黏結劑(例如，PVDF)之折射率。該等玻璃珠60可具有介於1微米至10微米之間之一平均直徑。因為該等玻璃珠60經形成具有約相同於黏結劑之折射率，所以在黏結劑中藉由該等玻璃珠60進行的吸收或反射係可忽略的。遠比黏結劑堅堅硬之玻璃珠60可期望增加層58之耐磨性。若緻密地堆積該等玻璃珠60，則其將會改良該層之防濕特性。該層58可藉由噴塗、印刷或其他合適的大氣壓程序沈積。

透鏡層54及58之厚度總計可小於15微米。在一實施例中，層58形成一大致半球形透鏡以將太陽光額外地聚焦至矽球體上。透鏡之漸變或階變折射率提供自高折射率矽至低折射率空氣之一良好轉變。可在該等層54及58之間插入具有不同折射率之聚合物及/或聚合物奈米粒子複合物之額外層以產生一更精細漸變透鏡以進一步減小反射。具有小於1.7之折射率之聚合物在商業上可購得。

該等經沈積之透鏡54、58係保形於矽球體，這係因為其等經沈積為一黏性液體。因此，該透鏡54之底表面將符合球體形狀，且該透鏡58之底部將符合該透鏡54形狀之頂部。因此，透鏡54、58二者皆可藉由黏結劑之自然表面張力而製成實質上半球形以用於最大光接受。如本文使用，術語珠不一定意謂球形，但是用於該等透鏡層54及58之中之玻璃珠較佳具有修圓邊緣。

在另一實施例中，一單個保形透鏡層可含有不同折射率之一或多個奈米粒子之一混合物，且奈米粒子之濃度可在該透鏡之上部與下部之間變化。在一實施例中，為簡化捲輪式薄膜輸送程序期間的塗佈步驟數目，一單個透鏡塗層係較佳的。對於各折射率，奈米粒子之大小及/或質量可不同，使得不同大小/質量之奈米粒子以不同速率沉澱至液體層之底部，從而導致針對一漸變透鏡形成不同折射率奈米粒子之不同層。可加熱該液體以調整其黏度以使奈米粒子能夠沈澱。可藉由測試判定最佳大小。

在另一實施例中，該等透鏡層54及58組合成含有浸漬在形成圖13中之層58之部分之低折射率黏結劑中之奈米粒子56之一單個漸變折射率層。然而，該黏結劑58並不含有玻璃珠60。該等奈米粒子56混合在該黏結劑中並如上所述般以一單個步驟沈積。該等奈米粒子56在沈積之後自然地遷移/沈澱至該黏結劑之底部。可加熱該液體層以大幅降低其黏度以控制該等奈米粒子56之沈澱。因此，鄰接球體26之透鏡區域(具有高密度的奈米粒子56)將具有高於遠離球體26之存在低密度的奈米粒子56之處的折射率之一折射率。

在另一實施例中，具有不同整體折射率之多個層經塗佈且固化在彼此之頂部上以使透鏡之折射率更精確地漸變。

圖14圖解說明一矽球體82之另一實施例，該矽球體82作為在其施加至基板之前產生之一預成形二極體。可p摻雜該等矽球體82。在一實施例中，接著使該等球體在一批次筒式程序中遭受POCl₃ 以藉由將磷擴散至矽球體表面中而形成一n⁺ 型外殼84。亦可使用諸如使用磷酸之一濕式程序之其他技術。

在圖15中，如先前所述，使該等矽球體82嵌入在形成於一基板88上方之一導電層86中。該導電層86歐姆接觸該n⁺ 型外殼84。

在圖16中，在該導電層86及該等矽球體82之側上方形成一介電層90。該介電層90可為經噴墨印刷或噴塗之旋塗式玻璃(SOG)或聚合物。接著，固化該介電層90。接著，回蝕該介電層90以曝露該等矽球體82之頂部。

在圖17中，使用一大氣壓化學蝕刻程序(諸如一濕式或氣相蝕刻)蝕刻該等球體82之頂部以曝露該等球體之內p型部分。若需要，可藉由以下步驟額外地p摻雜該等球體82之頂部以形成一p⁺ 型層：在該等球體82上方沈積一p摻雜層，加熱該結構以使摻雜物擴散至該等球體82之頂部中，接著移除剩餘摻雜層。可使用一雷射進行加熱。此類似於關於圖8描述但使用一p摻雜層之程序。

接著，在該結構上方沈積一透明導體或其他導體層92以接觸p型矽。該導體層92可為藉由任何類型的印刷沈積且接著固化之墨水。如先前所示般，該導體92可為藉由憑藉重力、表面張力及毛細管作用自該等球體82之頂表面芯吸而固有地積存在該等球體82之周邊周圍之一類型。然而，該等球體82上方剩餘之任何透明導體92係可接受的。亦可使用一不透明導體。接著，藉由(諸如)噴墨印刷在該透明導體層92上方形成一金屬匯流排條94以減小沿球體82之列之電阻。因此，電接觸沈積在該基板88上之所有該等球體82之陽極及陰極，且使二極體並聯連接。可藉由憑藉面板產生之所要電流判定並聯連接之二極體數目(其藉由面板面積定義)。

接著，可執行圖11至圖13之程序以沈積量子點層及漸變透鏡以改良太陽能面板的功率轉換效率。因此，使用全大氣壓程序完成並聯連接之數百萬個二極體之一整個面板。

在圖14至圖17之一變動中，二極體可優先經沈積具有：1)一n⁺ 型外殼及一純質核心(i導電型)；2)一p型外殼及一n型或純質核心；3)一p⁺ 型外殼及一p型或純質核心；或4)一n⁺ 型外殼及一n型或純質核心。可在已沈積二極體之後摻雜外殼或核心。

圖18至圖25圖解說明本發明之另一實施例，其使用一全大氣壓印刷程序以形成一PV面板。

圖18圖解說明作為一預成形二極體之矽球體82，其類似於圖14 中所示之矽球體。最初提供p型摻雜矽球體，且接著藉由(諸如)使該等球體在一批次筒式程序中遭受POCl₃ 而在該等球體上形成一外n⁺ 型層84。

如圖19中所示，接著將該等球體82印刷在上覆於一基板102之一介電層100(諸如膠帶)上。接著，在該等球體82上方沈積諸如玻璃之一介電質104。可藉由噴塗沈積該介電質104。一合適玻璃可為旋塗式玻璃(SOG)。

圖20圖解說明諸如使用一濕式蝕刻劑回蝕介電質104以曝露球體之頂部。接著，使用諸如一濕式或氣相化學蝕刻劑蝕除所曝露的n⁺ 型矽以曝露下伏p型矽。若使用矽之各向異性蝕刻，則用作為一犧牲遮罩層之介電質104係選用的。若矽蝕刻係各向異性，則該等球體82本身阻斷該等球體82之底側之蝕刻。

接著，移除剩餘介電質104，如圖21中所示般。

圖22圖解說明作為糊狀物網版印刷在該等球體82上方之一含鋁層108。亦可使用其他沈積技術，諸如狹縫式印刷。接著，加熱該含鋁層108以使墨水在該等球體82之間流動，使得鋁歐姆接觸該等球體之n⁺ 型底層。鋁亦摻雜該等球體82之頂表面以使其成為一p⁺ 型。可使用一快速退火系統以加熱該含鋁層108之表面以p摻雜該等球體82之頂表面。

若擔心相鄰p⁺ 區域與n⁺ 區域之間的擴散，則在沈積該含鋁層之前可在各球體82周圍該n⁺ 型區域與曝露p型區域之間形成一薄介電層以在形成該等球體之p⁺ 型頂表面之後用作一分離器。

在圖23中，藉由蝕刻移除接觸頂部p⁺ 型矽之剩餘的任何含鋁層，使得該含鋁層108僅歐姆接觸該等球體82之n⁺ 型部分。

在圖24中，接著在球體82上方印刷且化學蝕刻一低溫介電質112以曝露p⁺ 型矽。

在圖25中，接著藉由狹縫式塗佈或其他大氣壓程序在該等球體82上方沈積一透明導體層114。接著，固化該導體層114以歐姆接觸p⁺ 型矽。透明導體材料可期望地積存在p⁺ 型矽之邊緣周圍，且該透明導體可自頂表面縮進。

接著，印刷金屬匯流排條116以產生經由該透明導體層114至該p⁺ 型矽之一低電阻路徑。

接著，可形成一量子點層及漸變透鏡，如先前所述。若在形成該透明導體層114之後曝露該等球體82之頂部，則量子點層及漸變透鏡層將符合該球體82表面。

接著，形成通向含鋁陽極層及透明導體陰極層之陽極及陰極連接器。

接著，使面板薄板化、安裝在一支撐結構上且電互連。

發明者預期之額外變動包含使用純質矽球體或輕微n摻雜矽球體作為基極材料。如圖8及圖9中所示，在任一情況中，可藉由一摻雜玻璃或其他摻雜物源使用摻雜物之雷射介導擴散而引入p/n、p-i或n-i接面或前表面場(n⁺ /n或p⁺ /i或n⁺ /i)。如圖5中圖解說明，可藉由使用來自一導電墨水之鋁摻雜物在球體之底部處進行p摻雜而引入背表面場(p⁺ /i)或p/n或p-i接面。

圖26係使用一捲輪式薄膜輸送技術執行之全大氣壓印刷程序之一示意圖。可將一基板120(其在一滾筒上或可為一大的薄板)定位在任何合適的大氣壓程序站下方以執行上述任何步驟。該基板120可連續延伸穿過用於不同程序之不同站(線內捲輪式薄膜輸送)及/或可在一單個站處之一組特定工具下方延伸在以在移動至另一站之前(捲輪式薄膜輸送)覆蓋整個基板120。用於上述程序中之三種基本設備工具類型係用於沈積124、加熱/固化128及蝕刻132。可藉由狹縫式印刷、噴墨印刷、噴塗、網版印刷或其他合適技術進行該沈積124。可藉由雷射、加熱條、IR、UV、鼓風機或其他合適技術執行該加熱/固化128。可藉由化學氣相蝕刻、濕式蝕刻、機械蝕刻或其他合適技術執行該蝕刻132。用於本文所述之所有材料之蝕刻劑可係習知(例如，氟基、氯基)、在大氣壓下使用。

因此，至少下列特徵區分本發明程序優於美國專利申請公開案第2010/0167441號中之程序：

本程序之實施例形成一保形透鏡(圖12及圖13)。保形透鏡經最佳地塑形且固有最佳地定位在二極體上方，因此改良效率。該等透鏡之折射率亦係階變或漸變以減小矽微球體之反射率。

本程序之實施例形成上覆於二極體之一量子點層(圖11)，該量子點層符合該等二極體之形狀以改良效率並減小熱量。

本程序之實施例蝕刻二極體(圖17及圖20)以曝露核心矽區域，接著進行一選用p⁺ 或n⁺ 摻雜步驟。接著藉由一導體接觸所曝露的核心。

本程序之實施例沈積一含鋁層108(圖22)以p⁺ 摻雜二極體之頂部，接著向下蝕刻該含鋁層108以僅電接觸該等二極體之底部n⁺ 型部分。

各種近大氣壓蝕刻程序使新的程序流程能夠用來形成面板，且在一些實施例中改良該等面板之效能。

該程序之實施例沈積自半導體球體之頂部芯吸之一介電層以實質上曝露該等球體之頂部以進行摻雜，從而消除蝕刻該介電質之需要。該介電質使陽極導體與陰極導體絕緣。

本程序之實施例沈積積存在二極體之邊緣周圍之一透明導體，從而吸去頂表面。此消除蝕刻之需要並改良光學效率。

本程序之實施例使用不具備通道之一基板且將矽球體沈積在一未固化或部分固化Al層(圖3)上方。退火該Al層容許Al對矽進行p⁺ 摻雜。所得Al層具有一極低電阻，且該Al層不受來自太陽之持續UV曝光影響。

本程序之實施例使用一層含磷材料(圖8)n摻雜矽之頂部，接著蝕除剩餘材料殘餘物(圖9)。蝕除材料殘餘物改良光學效能並降低矽透明導體接觸件之電阻。

亦存在優於先前技術之其他改良。

圖27係四個面板140之一俯視圖，該四個面板140之各者藉由上述程序之任一程序製成且含有並聯連接以將太陽光轉換為電力之數百萬個矽二極體。金屬基板10/88/102經展示連接至一第一電連接件141(例如，一陽極電極)。金屬匯流排條48/94/116全部與可形成於x及y方向上之更大及更低電阻金屬匯流排條142連接在一起。該等匯流排條142之數目取決於面板大小及並聯連接之二極體數目。製成至該等金屬匯流排條142之一第二電連接件144(例如，一陰極電極)。

接著，藉由外部導體(諸如導線或一框架之部分)以串聯及並聯之任何組合連接各個面板140以達成所要電壓及電流。

各面板140亦可被稱為一太陽能電池，這係因為各電池用作接著如使用者所期望般與其他電池互連之一單個單元。該等太陽能電池可呈任何形式且無須為矩形面板。

在一實施例中，藉由該等面板140將太陽光轉換為電，且一DC-DC轉換器將電轉換為一合適電壓以對一蓄電池充電。

雖然二極體被描述為球體，但是該等二極體可為大致球形且仍被稱為球體。確切形狀取決於程序之容限及一定程度的隨機性。術語「半導體粒子」在本文係用以指代具有任何形狀(包含球體、多面體或隨機形狀)之二極體。

鑑於材料限制，形成透鏡之各種透明層及透明玻璃珠在所有相關波長下無須100%透明，但是根據此項技術中的常見用法其仍被稱為透明。

在大氣壓條件下對至少一面板層級執行本文所述之所有步驟，從而消除對任何真空腔室之需要，容許以一捲輪式薄膜輸送程序快速且便宜地形成面板。完成的面板輕量且係可撓性。

本文所述之技術亦可用以形成發光二極體之面板。半導體粒子可為產生藍光之基於GaN之粒子(例如，球體)而非矽球體。可藉由噴塗或印刷在半導體粒子上方沈積一層磷以產生白光或任何其他波長的光。本文所述之適用於LED之所有其他程序可相同於製成至LED之陽極及陰極之電接觸或摻雜LED或在LED上方形成透鏡。

雖然已展示並描述本發明之特定實施例，但是熟習此項技術者將明白，在不脫離本發明之情況下可對其廣泛的態樣作出改變及修改，且因此隨附申請專利範圍在其等範疇內涵蓋如落於本發明之真正精神及範疇內之所有此等改變及修改。

除本發明以外，下文列出讓與本受讓人之各種其他發明以及其等發明者。

一PV面板中之二極體與透鏡之間之量子點。圖11。Lixin Zheng、Tricia A.Youngbull。

1.一種太陽能電池結構，其包括：複數個矽二極體，其等在一基板上，該複數個矽二極體經調適以將太陽光轉換為電，該等二極體具有曝露於太陽之一第一表面部分；及一量子點層，其至少沈積在該第一表面部分上方以符合該第一表面部分，該量子點層將太陽光的UV波長轉換為所發射的可見波長，其中該一或多個二極體將該等所發射的可見波長轉換為電。

2.如請求項1之結構，其中該等二極體包括一基板上之複數個矽球體，該等二極體具有連接至一第一導體之一第一導電類型之一頂表面及連接至一第二導體之一第二導電類型之一底表面，該等量子點係沈積在該等二極體之該頂表面上方及該第一導體之至少一部分上。

3.如請求項1之結構，其中該量子點層包括具有介於2nm至20nm之間之一平均直徑之一層奈米矽粒子。

4.如請求項1之結構，其中該量子點層包括具有介於2nm至20nm之間之一平均直徑之一層奈米粒子。

5.如請求項1之結構，其中該等量子點發射具有小於1000nm之一波長之光。

6.如請求項1之結構，其中該一或多個二極體包括一基板上之複數個矽球體，該等二極體具有大於10微米之一平均直徑，該等二極體具有一第一導電類型之一頂表面及一第二導電類型之一底表面，該等量子點係沈積在該等二極體之該頂表面上方，其中該等量子點具有小於20nm之一平均直徑且將來自太陽之UV光轉換為具有小於1000nm之一波長之光。

7.如請求項6之結構，其進一步包括形成於該量子點層上方之一透鏡。

8.如請求項7之結構，其中該透鏡具有一漸變折射率。

9.如請求項8之結構，其中該等二極體具有由具有一第一折射率之一第一材料形成之一外表面，該透鏡包括：一第一透鏡層，其上覆於該第一表面部分，該第一透鏡層包括具有小於300nm之一平均第一直徑之透明第一粒子，該等第一粒子具有小於該第一折射率之一第二折射率；及一第二透鏡層，其上覆於該第一透鏡層，該第二透鏡層包括具有大於該第一直徑之一平均第二直徑之透明第二粒子，該等第二粒子具有小於該第二折射率之一第三折射率。

10.如請求項1之結構，其中該等二極體係藉由導體電接觸，且其中該量子點層係毯覆式沈積在該等二極體及該等導體上方。

11.一種形成一太陽能電池結構之方法，其包括：在一基板上沈積經調適以將太陽光轉換為電之複數個矽二極體，該等二極體具有曝露於太陽之一第一表面部分；及至少在該第一表面部分上方沈積一量子點層以符合該第一表面部分，該量子點層將太陽光的UV波長轉換為所發射的可見波長，其中該一或多個二極體將該等所發射的可見波長轉換為電。

12.如請求項11之方法，其中該等二極體具有大於10微米之一平均直徑，且其中該量子點層包括具有小於20nm之一平均直徑之一層奈米矽粒子以將來自太陽之UV光轉換為具有小於1000nm之一波長之可見光。

13.如請求項11之方法，其進一步包括在該量子點層上方形成一透鏡。

14.如請求項13之方法，其中該透鏡具有一漸變折射率。

15.如請求項14之方法，其中該等二極體具有由具有一第一折射率之一第一材料形成之一外表面，且其中形成該透鏡包括：沈積上覆於該第一表面部分之一第一透鏡層，該第一透鏡層包括具有小於300nm之一平均第一直徑之透明第一粒子，該等第一粒子具有小於該第一折射率之一第二折射率；及沈積上覆於該第一透鏡層之一第二透鏡層，該第二透鏡層包括具有大於該第一直徑之一平均第二直徑之透明第二粒子，該等第二粒子具有小於該第二折射率之一第三折射率。

一PV面板中之球形二極體上方之保形透鏡。圖12及圖13。Tricia A.Youngbull、Lixin Zheng、Vera N.Lockett。

1.一種用於形成一太陽能電池結構之程序，其包括：在一基板上提供經調適以將太陽光轉換為電之複數個二極體，該等二極體具有曝露於太陽之一第一導電類型之一修圓頂表面部分且具有一第二導電類型之一底表面部分；提供電接觸該底表面部分之一第一導體；沈積電接觸該頂表面部分之一第二導體；及在該頂表面部分上方沈積一透鏡材料，其中僅在沈積該透鏡材料之後，該透鏡材料之一底表面實質上符合該頂表面部分之修圓形狀。

2.請求項1之程序，其中沈積該透鏡材料之該步驟包括：在該等二極體上方沈積一液體透鏡材料，其中該液體透鏡材料藉由至少表面張力而實質上符合該等二極體之該頂表面部分；及固化該液體透鏡材料以形成一第一透鏡。

3.如請求項2之程序，其中該等二極體具有小於300微米之一平均直徑，其中該第一導體包括一金屬層，且其中該第二導體包括一透明導體層，該程序進一步包括：在該金屬層上方沈積一介電層，該介電層延伸於該等二極體之間；及在該介電層上方沈積該透明導體層以電接觸該等二極體之該頂表面部分且使該等二極體電互連，其中沈積該液體透鏡材料之該步驟包括在該等二極體之間該介電層上方及該等二極體之間該透明導體層上方以及該等二極體之該頂表面部分上方沈積該液體透鏡材料。

4.如請求項3之程序，其進一步包括在沈積該液體透鏡材料之前在該介電層上方、該透明導體層上方及該等二極體上方沈積一量子點層。

5.如請求項2之程序，其中藉由塗佈或印刷之一者沈積該液體透鏡材料。

6.如請求項2之程序，其中在未遮罩該複數個二極體之情況下在該等二極體上方及該等二極體之間沈積該液體透鏡材料。

7.如請求項2之程序，其中該第一透鏡具有一第一折射率，該程序進一步包括：在該第一透鏡上方沈積一第二液體透鏡材料，該第二液體透鏡材料之一底表面符合該第一透鏡之一頂表面；及固化該第二液體材料以形成一第二透鏡，該第二透鏡具有低於該第一折射率之一第二折射率。

8.如請求項2之程序，其中該液體透鏡材料包括對可見光透明且具有小於10微米之一平均直徑之第一粒子，其中該等第一粒子係在固化時具有一第一折射率之一第一液體黏結劑中，該等第一粒子具有高於該第一折射率之一第二折射率。

9.如請求項8之程序，其中該等第一粒子具有小於300nm之一平均直徑。

10.如請求項8之程序，其進一步包括：在該第一透鏡上方沈積一第二液體透鏡材料，該第二液體透鏡材料之一底表面符合該第一透鏡之一頂表面；及固化該第二液體材料以形成一第二透鏡，該第二透鏡具有低於該第二折射率之一第三折射率。

11.如請求項10之程序，其中該第二液體透鏡材料包括一第二液體黏結劑中對可見光透明之第二粒子。

12.如請求項11之程序，其中該等第二粒子具有近似該第三折射率，且該第二液體黏結劑在固化時亦具有近似該第三折射率。

13.如請求項8之程序，其中該等第一粒子包括玻璃珠。

14.一種太陽能電池結構，其包括：複數個二極體，其等在一基板上，該等二極體經調適以將太陽光轉換為電，該等二極體具有曝露於太陽之一第一導電類型之一第一修圓頂表面部分且具有一第二導電類型之一底表面部分；一第一導體，其電接觸該底表面部分；一第二導體，其電接觸該頂表面部分；及一第一透鏡，其由作為一液體沈積在該頂表面部分上方之一第一透鏡材料形成，該第一透鏡材料接著經固化使得該第一透鏡之一底表面實質上符合該頂表面部分之修圓形狀。

15.如請求項14之結構，其中該等二極體具有一實質上球形形狀，其中該第一透鏡材料藉由至少表面張力而實質上符合該等二極體之該頂表面部分。

16.如請求項14之結構，其中該等二極體具有小於300微米之一平均直徑，其中該第一導體包括一金屬層，且其中該第二導體包括一透明導體層，面板進一步包括：一介電層，其在該金屬層上方，該介電層延伸於該等二極體之間；及該透明導體層，其在該介電層上方用以電接觸該等二極體之該頂表面部分且使該等二極體電互連，其中該第一透鏡材料上覆於該等二極體之間該介電層及該等二極體之間該透明導體層以及該等二極體之該頂表面部分。

17.如請求項16之結構，其進一步包括該介電層上方、該透明導體層上方及該等二極體上方之一量子點層，該第一透鏡係形成於該量子點層上方。

18.如請求項14之結構，其中該第一透鏡具有一第一折射率，面板進一步包括：形成於該第一透鏡上方之一第二透鏡，該第二透鏡由沈積在該第一透鏡上方接著加以固化之一第二透鏡材料形成，該第二透鏡之一底表面符合該第一透鏡之一頂表面，該第二透鏡具有低於該第一折射率之一第二折射率。

19.如請求項14之結構，其中該第一透鏡材料包括對可見光透明之第一粒子，該等第一粒子具有小於10微米之一平均直徑，其中該等第一透明粒子係在具有一第一折射率之一第一黏結劑中，該等第一透明粒子具有高於該第一折射率之一第二折射率。

20.如請求項19之結構，其中該等第一粒子具有小於300nm之一平均直徑。

21.如請求項19之結構，其進一步包括：形成於該第一透鏡上方之一第二透鏡，該第二透鏡由沈積在該第一透鏡上方接著加以固化之一第二透鏡材料形成，該第二透鏡之一底表面符合該第一透鏡之一頂表面，該第二透鏡具有低於該第二折射率之一第三折射率。

22.如請求項21之結構，其中該第二透鏡包括一第二黏結劑中對可見光透明之第二粒子，其中該等第二粒子具有近似該第三折射率，且該第二黏結劑亦具有近似該第三折射率。

自PV面板中之矽微球體之頂部淬斷以使陽極導體及陰極導體絕緣之介電質。圖6及圖7。Mark M.Lowenthal、Tricia A.Youngbull、Lixin Zheng。

1.一種用於形成一太陽能電池結構之程序，其包括：在大氣壓下於一基板上沈積複數個半導體粒子，該等粒子具有曝露於太陽以產生電之一頂表面部分且具有一底表面部分；提供電接觸該底表面部分之一第一導體，該底表面部分具有一第一導電類型；在該第一導體上方及該等粒子之該頂表面部分上方沈積一介電層；藉由毛細管作用使實質上所有該介電層與該頂表面部分分離以沿該等粒子之邊緣積存；在大氣壓下於該頂表面部分上方沈積一第一材料層，該第一材料層含有一第二導電類型之摻雜物；加熱該第一材料層以使用該第二導電類型之該等摻雜物摻雜該頂表面部分；在大氣壓下移除該第一材料層；及在該介電層上方沈積電接觸該頂表面部分之一第二導體。

2.如請求項1之程序，其中加熱該第一材料層以使用該第二導電類型之該等摻雜物摻雜該頂表面部分之該步驟包括使用一雷射加熱該第一材料層。

蝕刻PV面板中之矽二極體以曝露其等內部核心用於導體接觸。圖17至圖20。Tricia A.Youngbull、Theodore I.Kamins。

1.一種用於形成一太陽能電池結構之程序，其包括：在一基板上沈積經調適以將太陽光轉換為電之複數個二極體，該等二極體具有曝露於太陽之一頂表面部分且具有一底表面部分，其中在沈積該複數個二極體之前，該等二極體具有具備一第一導電類型之一核心部分及具備另一導電類型之一外殼；蝕刻該等二極體之該頂表面部分以移除該外殼之一部分以曝露該核心部分；在該底表面部分處提供電接觸該外殼之一第一導體；在至少該等二極體周圍該第一導體上方沈積一介電層；及沈積電接觸所曝露的核心部分之一第二導體。

2.如請求項1之程序，其中該等二極體具有小於300微米之一平均直徑。

3.如請求項1之程序，其中該等二極體在沈積於該基板上之前具有一n⁺ 型外殼及一p型或純質核心。

4.如請求項1之程序，其中該等二極體在沈積於該基板上之前具有一p型外殼及一n型或純質核心。

5.如請求項1之程序，其中該等二極體在沈積於該基板上之前具有一p⁺ 型外殼及一p型或純質核心。

6.如請求項1之程序，其中該等二極體在沈積於該基板上之前具有一n⁺ 型外殼及一n型或純質核心。

7.如請求項1之程序，其進一步包括在已沈積該等二極體之後摻雜該外殼或該核心。

8.如請求項1之程序，其中該第一導體係在沈積該複數個二極體之前形成於該基板上之一金屬層，且該等二極體之該底表面部分電接觸該金屬層。

9.如請求項1之程序，其中該第一導體係在沈積該複數個二極體之後形成於該基板上之一金屬層。

10.如請求項1之程序，其中該第二導體係沈積在該所曝露的核心部分上方之一透明導體層。

11.如請求項1之程序，其中藉由印刷沈積該等二極體。

12.如請求項1之程序，其中在未遮罩該等二極體之情況下且在大氣壓下執行蝕刻該頂表面部分、提供該第一導體、沈積該介電層及沈積該第二導體之該等步驟。

13.如請求項1之程序，其中該等二極體係實質上球形且具有小於300微米之一平均直徑。

14.如請求項1之程序，其中該基板包括一金屬層，該金屬層係該第一導體。

15.如請求項1之程序，其中該等二極體在沈積於該基板上之前具有一n⁺ 型外殼及一p型核心，該程序進一步包括：在蝕刻該等二極體之該頂表面部分以曝露該核心部分之後，在該等二極體上方沈積一含鋁層；加熱該含鋁層以進一步p⁺ 摻雜該所曝露的核心部分；及蝕刻該含鋁層以曝露該等二極體之該頂表面部分以形成該第一導體。

16.如請求項1之程序，其進一步包括在該等二極體之該頂表面部分上方沈積一液體透鏡材料及固化該透鏡材料以形成具有符合該等二極體之該頂表面部分之一底表面之一透鏡。

17.一種太陽能電池結構，其包括：複數個二極體，其等在一基板上，該等二極體經調適以將太陽光轉換為電，該等二極體具有曝露於太陽之一頂表面部分且具有一底表面部分，該等二極體具有具備一第一導電類型之一核心部分及具備另一導電類型之一外殼；該等二極體之該頂表面部分經蝕除以移除該外殼之一部分以曝露該核心部分；一第一導體層，其在該底表面部分處電接觸該外殼；一介電層，其在至少該等二極體周圍該第一導體上方；及一第二導體層，其在該介電層上方電接觸該所曝露的核心部分。

18.如請求項17之結構，其中該等二極體具有小於300微米之一平均直徑。

19.如請求項17之結構，其中該等二極體具有一n⁺ 型外殼及一p型核心。

20.如請求項17之結構，其中該等二極體具有一p型外殼及一n型或純質核心。

21.如請求項17之結構，其中該等二極體具有一p⁺ 型外殼及一p型或純質核心。

22.如請求項17之結構，其中該等二極體具有一n⁺ 型外殼及一n型或純質核心。

23.如請求項17之結構，其中該第一導體層係形成於該基板上之一金屬層且該等二極體係部分嵌入在該金屬層中。

24.如請求項17之結構，其中該第二導體層係沈積在該所曝露的核心部分上方之一透明導體層。

25.如請求項17之結構，其進一步包括該等二極體之該頂表面部分上方之一透鏡，該透鏡經沈積為一液體且經固化，從而致使該透鏡具有符合該等二極體之該頂表面部分之一底表面。

在一未固化含鋁層中沈積半導體球體以形成球體之一實質上緊密堆積單分子層。圖3至圖10。Mark M.Lowenthal、Edward W.Kahrs、Vera N.Lockett、William J.Ray、Howard Nelson、Tricia A.Youngbull。

1.一種用於形成一太陽能電池結構之程序，其包括：提供一實質上平坦基板；在該基板上方沈積一含鋁層，該含鋁層未經固化；在該未固化含鋁層上沈積複數個半導體粒子使得該等粒子部分嵌入在該含鋁層中，該等粒子具有曝露於太陽以產生電之一頂表面部分且具有一底表面部分；加熱該含鋁層以至少部分燒結該含鋁層，該底表面部分係一第一導電類型，其中該含鋁層係電接觸該底表面部分之一導體，其中該等半導體粒子在該含鋁層上方形成一單分子層；在該含鋁層之曝露部分上方沈積一介電層；及在該介電層上方沈積電接觸該頂表面部分之一導體，該頂表面部分係第二導電類型，其中至少在該介電層上方沈積該導體之該步驟之後，該等半導體粒子係經調適以將太陽光轉換為電之複數個二極體。

2.如請求項1之程序，其中使用一塗佈程序將該複數個半導體粒子組裝在該未固化含鋁層上方之該單分子層中。

3.如請求項1之程序，其進一步包括就地摻雜該等半導體粒子之該頂表面部分以形成二極體。

4.如請求項3之程序，其中使用n型摻雜物摻雜該頂表面部分。

5.如請求項1之程序，其中該等半導體粒子在最初沈積於該未固化含鋁層上時係p型。

6.如請求項5之程序，其進一步包括在該頂表面部分上方沈積一磷層及加熱該磷層以將n型摻雜物擴散至該頂表面部分中。

7.如請求項6之程序，其進一步包括在該介電層上方沈積該導體之前移除該磷層。

8.如請求項1之程序，其中加熱該含鋁層使p型摻雜物擴散至該等半導體粒子之該底表面部分中。

9.如請求項1之程序，其中該等半導體粒子係具有該第一導電類型之一核心部分及該第二導電類型之一外殼之二極體。

10.如請求項9之程序，其進一步包括在沈積該導體之前蝕除該等半導體粒子之一頂表面以曝露該核心部分，其中該導體接觸該核心部分。

11.如請求項1之程序，其中該等半導體粒子係具有該第二導電類型之一核心部分及該第一導電類型之一外殼之二極體。

12.如請求項11之程序，其進一步包括在沈積該導體之前蝕除該等半導體粒子之一頂表面以曝露該核心部分，其中該導體接觸該核心部分。

13.如請求項1之程序，其中該導體係一透明導體。

14.如請求項1之程序，其中該等半導體粒子係實質上球形且具有小於300微米之一平均直徑。

15.如請求項1之程序，其中該基板係一介電質。

16.如請求項1之程序，其中該基板係導電的。

17.一種太陽能電池結構，其包括：一實質上平坦基板；一含鋁層，其在該基板上方，該含鋁層在沈積時未經固化；複數個半導體粒子，其等部分嵌入在該未固化含鋁層中，該等粒子具有曝露於太陽以產生電之一頂表面部分且具有一底表面部分，該含鋁層經加熱以至少部分燒結該含鋁層，該底表面部分係一第一導電類型，其中該含鋁層係電接觸該底表面部分之一導體；一介電層，其在該含鋁層之曝露部分上方；及一導體，其在該介電層上方電接觸該頂表面部分，該頂表面部分係第二導電類型，其中該等半導體粒子係經調適以將太陽光轉換為電之複數個二極體。

18.如請求項17之結構，其中該複數個半導體粒子係組裝在該未固化含鋁層上方之一單分子層中。

19.如請求項17之結構，其中該頂表面部分係使用n型摻雜物摻雜且該底表面部分係p型。

20.如請求項17之結構，其中該等半導體粒子係具有該第二導電類型之一核心部分及該第一導電類型之一外殼之二極體。

21.如請求項17之結構，其中該等半導體粒子係實質上球形且具有小於300微米之一平均直徑。

22.如請求項17之結構，其中該基板係一介電質。

23.如請求項17之結構，其中該基板係導電的。

一PV面板中之矽微球體中之低溫背表面場形成。圖3至圖6。 Tricia A.Youngbull、Theodore I.Kamins、Vera N.Lockett、Matthew Gess。

1.一種用於形成一太陽能電池結構之程序，其包括：提供一實質上平坦基板；在該基板上方沈積一含鋁層，該含鋁層未經固化；在該未固化含鋁層上沈積複數個半導體粒子使得該等粒子部分嵌入在該含鋁層中，該等粒子具有曝露於太陽以產生電之一頂表面部分且具有一底表面部分；加熱該含鋁層以使p型摻雜物擴散至該底表面部分中以產生一背表面場，其中該含鋁層係電接觸該底表面部分之一導體，其中該等半導體粒子在該含鋁層上方形成一單分子層；在該含鋁層之曝露部分上方沈積一介電層；及在該介電層上方沈積電接觸該頂表面部分之一導體，該頂表面部分係第二導電類型，其中至少在該介電層上方沈積該導體之該步驟之後，該等半導體粒子係經調適以將太陽光轉換為電之複數個二極體。

在一PV面板中之半導體球體上方沈積摻雜層且使用雷射退火使摻雜物擴散。圖8至圖10。Tricia A.Youngbull、Richard A.Blanchard、Theodore I.Kamins、William J.Ray。

1.一種用於形成一太陽能電池結構之程序，其包括：在大氣壓下於一基板上沈積複數個半導體粒子，該等粒子具有曝露於太陽以產生電之一頂表面部分且具有一底表面部分；提供電接觸該底表面部分之一第一導體，該底表面部分具有一第一導電類型；在該第一導體上方沈積一介電層；在大氣壓下於該頂表面部分上方沈積一第一材料層，該第一材料層含有一第二導電類型之摻雜物；加熱該第一材料層以使用該第二導電類型之該等摻雜物摻雜該頂表面部分；在大氣壓下移除該第一材料層；及在該介電層上方沈積電接觸該頂表面部分之一第二導體。

2.如請求項1之程序，其中該第一材料層包括磷，且該第二導電類型之該等摻雜物係n型摻雜物。

3.如請求項1之程序，其中該第一導體係一金屬層。

4.如請求項1之程序，其中提供該第一導體之該步驟包括在該基板上方沈積一含鋁層，該含鋁層未經固化，且其中沈積該複數個半導體粒子之該步驟包括：在該未固化含鋁層上沈積該複數個半導體粒子使得該等粒子部分嵌入在該含鋁層中；及加熱該含鋁層以至少部分燒結該含鋁層且使用p型摻雜物摻雜該底表面部分。

5.如請求項1之程序，其中該第一導體係一金屬層，且使用一印刷程序將該複數個半導體粒子組裝在該金屬層上方之一單分子層中。

6.如請求項1之程序，其中該等半導體粒子在最初沈積於該基板上時係p型，其中加熱該第一材料層之該步驟使用n型摻雜物摻雜該頂表面部分以將該等半導體粒子轉換為二極體。

7.如請求項1之程序，其中該第二導體係一透明導體。

8.如請求項1之程序，其中該等半導體粒子具有小於300微米之一平均直徑。

9.如請求項1之程序，其中該基板係一介電質且該第一導體係該基板上方之一金屬層。

10.如請求項1之程序，其中該基板係實質上平坦，其中該第一導體係該基板上方之一金屬層，其中該等半導體粒子具有小於300微米之一平均直徑，且其中在該基板上沈積該複數個半導體粒子之該步驟包括在該金屬層上印刷該等半導體粒子。

11.如請求項10之程序，其中該等半導體粒子係隨機地定位於該金屬層上方。

12.如請求項1之程序，其中沈積該複數個半導體粒子之該步驟、提供該第一導體之該步驟、沈積該第一層之該步驟及沈積該第二導體之該步驟皆係藉由印刷執行。

13.如請求項1之程序，其中在該程序中未涉及遮罩步驟。

14.如請求項1之程序，其中在該第一導體上方沈積該介電層之該步驟包括亦在該等粒子之該頂表面部分上方沈積該介電層及藉由毛細管作用自該頂表面部分芯吸實質上全部該介電層以沿該等粒子之邊緣積存。

15.如請求項1之程序，其中加熱該第一材料層以使用該第二導電類型之該等摻雜物摻雜該頂表面部分之該步驟包括使用一雷射加熱該第一材料層。

16.一種太陽能電池結構，其包括：一基板；複數個半導體粒子，其等在該基板上，該等粒子具有曝露於太陽以產生電之一頂表面部分且具有一底表面部分，該等粒子係一第一導電類型，其中將該等粒子之該頂表面部分就地摻雜為一第二導電類型，該頂表面部分在其上方不具有摻雜層；一第一導體，其電接觸該底表面部分，該底表面部分具有該第一導電類型；一介電層，其在該第一導體上方；及一第二導體，其在該介電層上方電接觸該頂表面部分，其中該等半導體粒子係經調適以將太陽光轉換為電之複數個二極體。

17.如請求項16之結構，其中該第一導體係一金屬層且該等半導體粒子組裝在該金屬層上方之一單分子層中。

18.如請求項16之結構，其中該頂表面部分係使用n型摻雜物摻雜且該底表面部分係p型。

19.如請求項16之結構，其中該等半導體粒子係實質上球形且具有小於300微米之一平均直徑。

20.如請求項16之結構，其中該第二導體係一透明導體。

21.如請求項16之結構，其中該基板係一介電質且該第一導體係該基板上方之一金屬層。

自半導體球體之頂部芯吸介電層且摻雜PV面板中之曝露球體。圖6至圖10。Tricia A.Youngbull、Theodore I.Kamins、Richard A.Blanchard。

1.一種用於形成一太陽能電池結構之程序，其包括：在大氣壓下於一基板上沈積複數個半導體粒子，該等粒子具有曝露於太陽以產生電之一頂表面部分且具有一底表面部分；提供電接觸該底表面部分之一第一導體，該底表面部分具有一第一導電類型；在該第一導體上方及該等粒子之該頂表面部分上方沈積一介電層；藉由毛細管作用自該等粒子之該頂表面部分芯吸實質上全部該介電層以沿該等粒子之邊緣積存；在大氣壓下於該頂表面部分上方沈積一第一材料層，該第一材料層含有一第二導電類型之摻雜物；加熱該第一材料層以使用該第二導電類型之該等摻雜物摻雜該頂表面部分；在大氣壓下移除該第一材料層；及在該介電層上方沈積電接觸該頂表面部分之一第二導體。