一般太陽能電池材質，僅能吸收某一特定范圍之光譜。雖然目前薄膜電池可采疊層以增加光譜之涵蓋率，但仍無法完全涵蓋。,納米晶體太陽能電池之光譜涵蓋率，則可由晶粒大小來調整。故同一材質便可涵蓋所有光譜范圍。尤其是陰雨天，傳統太陽能電池常失效。但在陰雨天，太陽之不可見光仍能透過云層抵達地面。所以納米晶體電池仍能發揮作用。此也是傳統電池無法達到的。一般而言，小的量子點吸收較短的光波（例如藍光、紫光，或紫外線等），而大的量子點吸收長波，包含紅外線波。目前尚在進行研發的是量子點的形狀亦可影響波長的吸收。納米硅晶在2nm以下，可吸收紫外光。當直徑小于3.5nm時，太陽的藍光至紫外光可有效吸收。而紅光及紅外光部分在7—10nm可有效吸收。如此，在納米硅晶所制的薄膜電池，只要變化粒徑之組成，便可涵蓋所有的光譜。甚至陰雨天也可吸收到達地面之不可見光。

　　3.可改變材質的帶隙（Bandgap）

 

傳統半導體材料的帶隙能量固定，而產生電流的太陽光子（Photon）必須正好有符合的能量以移動材質中的價電子（Valence electron）。如果光子能量少于帶隙能量，則此太陽能便穿透材質而不產生電流，部分太陽能轉為熱能而材質發熱而不發電。如果此光子能量大于帶隙能量太多，則多余之能量亦發熱。頂多一個光子僅能產生一個載流子（電子），其余能量均浪費掉。這是在傳統太陽能電池中太陽能損失高達70%的原因。而如果用量子點材料做太陽能電池，就可以調整帶隙以滿足能量轉換的需要。

量子點因徑粒小，可緊密地三維排列。因此造成電子耦合（electronic Coupling）效應并形成小隙帶（minibands）。這種現象促成電子可作長程傳導而不在材質內壽命終止，常稱為熱電子傳導效應。另一種效應為撞擊離子化(Impact Ionizaion)。這種效應使得一個載流子有可能激發出多個電子，故增加電流量。

　　4. 容易制成不同形狀之產品

 

　　量子點產品可以做成多種形狀，例如柱狀、毛穗狀、管狀等，也可以涂在任何形狀的表面如玻璃窗，屋瓦表面，汽車表面，甚至衣服表面等等。這些產品形狀之多樣性（Versatile in form）也是其它太陽能電池所沒有的優點。

因納米硅晶之高效吸收率，一般不用如傳統式的疊層薄膜需數層以達效果。因其巨導電性及電流方向之可控性，傳統pn結之電池做法亦可免除。而因納米晶體尚有其它特性，故尚可作其它應用,例如：

·LED； ·激光； ·放大器； ·生物監測儀；

·量子計算機；·醫學用途（如癌細胞之檢測）；·等等

(二)生產技術

1. 納米硅晶的傳統工藝技術：

⑴物理氣相沉積法（physical vapor deposition,簡稱PVD）;

⑵ 化學氣相沉積法（chemical vapor deposition,簡稱CVD）;

⑶ 脈沖激光沉積法（pulse laser deposition，簡稱PLD）;

⑷ 化學溶膠—凝膠法（Sol—Gel）;

　　　⑸ 電沉積法。

以上諸法,生產工藝復雜而昂貴,直到最近開發成功濕化學法生產納米硅晶,其工藝簡單,制造成本低廉,使納米硅晶進入實用階段的曙光已現。

2.　　濕化學法生產納米硅的工藝路線及攻關關鍵

 

目前在實驗室已經能夠采用濕化學法成功制造出納米硅。本項目的實驗室工藝是在鈦容器中，先將長鏈碳氫化物（作為反應之Ligand）與某種有機物溶劑先混合加熱。其次再加入純硅原子。此硅原子成長為所需粒徑尺寸之硅量子點。其粒子之尺寸可輕易由Ligand濃度控制。在上述硅晶粒子成長定形后，將有機物溶劑蒸發回收即可得到純納米硅晶。此硅晶粒子大小一般控制在100-2000原子數。

上述過程放大到工業化生產時可分為以下幾個單元：配體和溶劑的準備及升溫、硅原子的制備及注入、硅晶在反應其中的成長及控制、反應完成后溶劑的蒸發及后處理。目前在實驗室階段，上述各階段的基本技術參數已經掌握，并獲得了控制硅晶尺寸的操作經驗，但是對于工業化生產尚需重點解決上述單元操作規模放大以后的穩定性與經濟性問題：

具體包括：

　　　　1.反應器材料選擇——重點在于腐蝕性及壽命評價

　　　　2.反應器內均相及反應條件的控制相關技術：包括溫度、攪拌等特別　　　　　　  是配體濃度的添加與控制是獲得預期尺寸晶粒的關鍵

　　　　3．硅原子的制備技術，大規模生產過程中硅原子的生產及注入方式需進行優化  ,必須保證注入反應體系的硅具有很好的分散性，不能產生局部積聚

4．  后處理工藝是獲得產品的關鍵步驟，規模擴大以后的具體工藝尚需研究，其關鍵問題在于如何保持溶液狀態下獲得的晶粒不產生聚集。其與后此工藝的連續性操作也需研究。

5． 這些問題可以在目前實驗室階段得到的參數和經驗進行優化設計，并最終獲得工業化的工藝參數。

本項目將采用最近開發成功的濕化學法生產納米硅晶，與上述其它方法相比，在生產費用比較上，以及生產粒徑與粒徑分配之可控性，以本法最佳。因本法保密關系，僅能做下簡單敘述：生產是在鈦容器中，溫度400-600℃左右，并且在一種有機溶劑和一種長鏈有機配體存在的條件下進行的。向上述容器中加入純硅原子，硅晶粒子的尺寸可由配體濃度控制。生產結束后溶劑可以回收再利用。可以根據所需吸收的光譜范圍來調配不同尺寸的納米硅晶。然后可以根據需求制成不同的類型的產品，如不同的形狀和設計等。

這種生產方法可以簡化傳統的多晶硅或單晶硅太陽能電池的生產方法，就可以避免前面討論過的非常長的傳統生產鏈條如上游、中游和下游的生產廠。