一般太阳能电池材质，仅能吸收某一特定范围之光谱。虽然目前薄膜电池可采叠层以增加光谱之涵盖率，但仍无法完全涵盖。,纳米晶体太阳能电池之光谱涵盖率，则可由晶粒大小来调整。故同一材质便可涵盖所有光谱范围。尤其是阴雨天，传统太阳能电池常失效。但在阴雨天，太阳之不可见光仍能透过云层抵达地面。所以纳米晶体电池仍能发挥作用。此也是传统电池无法达到的。一般而言，小的量子点吸收较短的光波（例如蓝光、紫光，或紫外线等），而大的量子点吸收长波，包含红外线波。目前尚在进行研发的是量子点的形状亦可影响波长的吸收。纳米硅晶在2nm以下，可吸收紫外光。当直径小于3.5nm时，太阳的蓝光至紫外光可有效吸收。而红光及红外光部分在7—10nm可有效吸收。如此，在纳米硅晶所制的薄膜电池，只要变化粒径之组成，便可涵盖所有的光谱。甚至阴雨天也可吸收到达地面之不可见光。

　　3.可改变材质的带隙（Bandgap）

 

传统半导体材料的带隙能量固定，而产生电流的太阳光子（Photon）必须正好有符合的能量以移动材质中的价电子（Valence electron）。如果光子能量少于带隙能量，则此太阳能便穿透材质而不产生电流，部分太阳能转为热能而材质发热而不发电。如果此光子能量大于带隙能量太多，则多余之能量亦发热。顶多一个光子仅能产生一个载流子（电子），其余能量均浪费掉。这是在传统太阳能电池中太阳能损失高达70%的原因。而如果用量子点材料做太阳能电池，就可以调整带隙以满足能量转换的需要。

量子点因径粒小，可紧密地三维排列。因此造成电子耦合（electronic Coupling）效应并形成小隙带（minibands）。这种现象促成电子可作长程传导而不在材质内寿命终止，常称为热电子传导效应。另一种效应为撞击离子化(Impact Ionizaion)。这种效应使得一个载流子有可能激发出多个电子，故增加电流量。

　　4. 容易制成不同形状之产品

 

　　量子点产品可以做成多种形状，例如柱状、毛穗状、管状等，也可以涂在任何形状的表面如玻璃窗，屋瓦表面，汽车表面，甚至衣服表面等等。这些产品形状之多样性（Versatile in form）也是其它太阳能电池所没有的优点。

因纳米硅晶之高效吸收率，一般不用如传统式的叠层薄膜需数层以达效果。因其巨导电性及电流方向之可控性，传统pn结之电池做法亦可免除。而因纳米晶体尚有其它特性，故尚可作其它应用,例如：

·LED； ·激光； ·放大器； ·生物监测仪；

·量子计算机；·医学用途（如癌细胞之检测）；·等等

(二)生产技术

1. 纳米硅晶的传统工艺技术：

⑴物理气相沉积法（physical vapor deposition,简称PVD）;

⑵ 化学气相沉积法（chemical vapor deposition,简称CVD）;

⑶ 脉冲激光沉积法（pulse laser deposition，简称PLD）;

⑷ 化学溶胶—凝胶法（Sol—Gel）;

　　　⑸ 电沉积法。

以上诸法,生产工艺复杂而昂贵,直到最近开发成功湿化学法生产纳米硅晶,其工艺简单,制造成本低廉,使纳米硅晶进入实用阶段的曙光已现。

2.　　湿化学法生产纳米硅的工艺路线及攻关关键

 

目前在实验室已经能够采用湿化学法成功制造出纳米硅。本项目的实验室工艺是在钛容器中，先将长链碳氢化物（作为反应之Ligand）与某种有机物溶剂先混合加热。其次再加入纯硅原子。此硅原子成长为所需粒径尺寸之硅量子点。其粒子之尺寸可轻易由Ligand浓度控制。在上述硅晶粒子成长定形后，将有机物溶剂蒸发回收即可得到纯纳米硅晶。此硅晶粒子大小一般控制在100-2000原子数。

上述过程放大到工业化生产时可分为以下几个单元：配体和溶剂的准备及升温、硅原子的制备及注入、硅晶在反应其中的成长及控制、反应完成后溶剂的蒸发及后处理。目前在实验室阶段，上述各阶段的基本技术参数已经掌握，并获得了控制硅晶尺寸的操作经验，但是对于工业化生产尚需重点解决上述单元操作规模放大以后的稳定性与经济性问题：

具体包括：

　　　　1.反应器材料选择——重点在于腐蚀性及寿命评价

　　　　2.反应器内均相及反应条件的控制相关技术：包括温度、搅拌等特别　　　　　　  是配体浓度的添加与控制是获得预期尺寸晶粒的关键

　　　　3．硅原子的制备技术，大规模生产过程中硅原子的生产及注入方式需进行优化  ,必须保证注入反应体系的硅具有很好的分散性，不能产生局部积聚

4．  后处理工艺是获得产品的关键步骤，规模扩大以后的具体工艺尚需研究，其关键问题在于如何保持溶液状态下获得的晶粒不产生聚集。其与后此工艺的连续性操作也需研究。

5． 这些问题可以在目前实验室阶段得到的参数和经验进行优化设计，并最终获得工业化的工艺参数。

本项目将采用最近开发成功的湿化学法生产纳米硅晶，与上述其它方法相比，在生产费用比较上，以及生产粒径与粒径分配之可控性，以本法最佳。因本法保密关系，仅能做下简单叙述：生产是在钛容器中，温度400-600℃左右，并且在一种有机溶剂和一种长链有机配体存在的条件下进行的。向上述容器中加入纯硅原子，硅晶粒子的尺寸可由配体浓度控制。生产结束后溶剂可以回收再利用。可以根据所需吸收的光谱范围来调配不同尺寸的纳米硅晶。然后可以根据需求制成不同的类型的产品，如不同的形状和设计等。

这种生产方法可以简化传统的多晶硅或单晶硅太阳能电池的生产方法，就可以避免前面讨论过的非常长的传统生产链条如上游、中游和下游的生产厂。