一般太陽能電池材質(zhì)，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(diào)整。故同一材質(zhì)便可涵蓋所有光譜范圍。尤其是陰雨天，傳統(tǒng)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(dá)地面。所以納米晶體電池仍能發(fā)揮作用。此也是傳統(tǒng)電池?zé)o法達(dá)到的。一般而言，小的量子點(diǎn)吸收較短的光波（例如藍(lán)光、紫光，或紫外線等），而大的量子點(diǎn)吸收長(zhǎng)波，包含紅外線波。目前尚在進(jìn)行研發(fā)的是量子點(diǎn)的形狀亦可影響波長(zhǎng)的吸收。納米硅晶在2nm以下，可吸收紫外光。當(dāng)直徑小于3.5nm時(shí)，太陽的藍(lán)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(dá)地面之不可見光。

　　3.可改變材質(zhì)的帶隙（Bandgap）

 

傳統(tǒng)半導(dǎo)體材料的帶隙能量固定，而產(chǎn)生電流的太陽光子（Photon）必須正好有符合的能量以移動(dòng)材質(zhì)中的價(jià)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(zhì)而不產(chǎn)生電流，部分太陽能轉(zhuǎn)為熱能而材質(zhì)發(fā)熱而不發(fā)電。如果此光子能量大于帶隙能量太多，則多余之能量亦發(fā)熱。頂多一個(gè)光子僅能產(chǎn)生一個(gè)載流子（電子），其余能量均浪費(fèi)掉。這是在傳統(tǒng)太陽能電池中太陽能損失高達(dá)70%的原因。而如果用量子點(diǎn)材料做太陽能電池，就可以調(diào)整帶隙以滿足能量轉(zhuǎn)換的需要。

量子點(diǎn)因徑粒小，可緊密地三維排列。因此造成電子耦合（electronic Coupling）效應(yīng)并形成小隙帶（minibands）。這種現(xiàn)象促成電子可作長(zhǎng)程傳導(dǎo)而不在材質(zhì)內(nèi)壽命終止，常稱為熱電子傳導(dǎo)效應(yīng)。另一種效應(yīng)為撞擊離子化(Impact Ionizaion)。這種效應(yīng)使得一個(gè)載流子有可能激發(fā)出多個(gè)電子，故增加電流量。

　　4. 容易制成不同形狀之產(chǎn)品

 

　　量子點(diǎn)產(chǎn)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(chǎn)品形狀之多樣性（Versatile in form）也是其它太陽能電池所沒有的優(yōu)點(diǎn)。

因納米硅晶之高效吸收率，一般不用如傳統(tǒng)式的疊層薄膜需數(shù)層以達(dá)效果。因其巨導(dǎo)電性及電流方向之可控性，傳統(tǒng)pn結(jié)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(yīng)用,例如：

·LED； ·激光； ·放大器； ·生物監(jiān)測(cè)儀；

·量子計(jì)算機(jī)；·醫(yī)學(xué)用途（如癌細(xì)胞之檢測(cè)）；·等等

(二)生產(chǎn)技術(shù)

1. 納米硅晶的傳統(tǒng)工藝技術(shù)：

⑴物理氣相沉積法（physical vapor deposition,簡(jiǎn)稱PVD）;

⑵ 化學(xué)氣相沉積法（chemical vapor deposition,簡(jiǎn)稱CVD）;

⑶ 脈沖激光沉積法（pulse laser deposition，簡(jiǎn)稱PLD）;

⑷ 化學(xué)溶膠—凝膠法（Sol—Gel）;

　　　⑸ 電沉積法。

以上諸法,生產(chǎn)工藝復(fù)雜而昂貴,直到最近開發(fā)成功濕化學(xué)法生產(chǎn)納米硅晶,其工藝簡(jiǎn)單,制造成本低廉,使納米硅晶進(jìn)入實(shí)用階段的曙光已現(xiàn)。

2.　　濕化學(xué)法生產(chǎn)納米硅的工藝路線及攻關(guān)關(guān)鍵

 

目前在實(shí)驗(yàn)室已經(jīng)能夠采用濕化學(xué)法成功制造出納米硅。本項(xiàng)目的實(shí)驗(yàn)室工藝是在鈦容器中，先將長(zhǎng)鏈碳?xì)浠�物（作為反�?yīng)之Ligand）與某種有機(jī)物溶劑先混合加熱。其次再加入純硅原子。此硅原子成長(zhǎng)為所需粒徑尺寸之硅量子點(diǎn)。其粒子之尺寸可輕易由Ligand濃度控制。在上述硅晶粒子成長(zhǎng)定形后，將有機(jī)物溶劑蒸發(fā)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(shù)。

上述過程放大到工業(yè)化生產(chǎn)時(shí)可分為以下幾個(gè)單元：配體和溶劑的準(zhǔn)備及升溫、硅原子的制備及注入、硅晶在反應(yīng)其中的成長(zhǎng)及控制、反應(yīng)完成后溶劑的蒸發(fā)及后處理。目前在實(shí)驗(yàn)室階段，上述各階段的基本技術(shù)參數(shù)已經(jīng)掌握，并獲得了控制硅晶尺寸的操作經(jīng)驗(yàn)，但是對(duì)于工業(yè)化生產(chǎn)尚需重點(diǎn)解決上述單元操作規(guī)模放大以后的穩(wěn)定性與經(jīng)濟(jì)性問題：

具體包括：

　　　　1.反應(yīng)器材料選擇——重點(diǎn)在于腐蝕性及壽命評(píng)價(jià)

　　　　2.反應(yīng)器內(nèi)均相及反應(yīng)條件的控制相關(guān)技術(shù)：包括溫度、攪拌等特別　　　　　　  是配體濃度的添加與控制是獲得預(yù)期尺寸晶粒的關(guān)鍵

　　　　3．硅原子的制備技術(shù)，大規(guī)模生產(chǎn)過程中硅原子的生產(chǎn)及注入方式需進(jìn)行優(yōu)化  ,必須保證注入反應(yīng)體系的硅具有很好的分散性，不能產(chǎn)生局部積聚

4．  后處理工藝是獲得產(chǎn)品的關(guān)鍵步驟，規(guī)模擴(kuò)大以后的具體工藝尚需研究，其關(guān)鍵問題在于如何保持溶液狀態(tài)下獲得的晶粒不產(chǎn)生聚集。其與后此工藝的連續(xù)性操作也需研究。

5． 這些問題可以在目前實(shí)驗(yàn)室階段得到的參數(shù)和經(jīng)驗(yàn)進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)，并最終獲得工業(yè)化的工藝參數(shù)。

本項(xiàng)目將采用最近開發(fā)成功的濕化學(xué)法生產(chǎn)納米硅晶，與上述其它方法相比，在生產(chǎn)費(fèi)用比較上，以及生產(chǎn)粒徑與粒徑分配之可控性，以本法最佳。因本法保密關(guān)系，僅能做下簡(jiǎn)單敘述：生產(chǎn)是在鈦容器中，溫度400-600℃左右，并且在一種有機(jī)溶劑和一種長(zhǎng)鏈有機(jī)配體存在的條件下進(jìn)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(chǎn)結(jié)束后溶劑可以回收再利用�？梢愿鶕�(jù)所需吸收的光譜范圍來調(diào)配不同尺寸的納米硅晶。然后可以根據(jù)需求制成不同的類型的產(chǎn)品，如不同的形狀和設(shè)計(jì)等。

這種生產(chǎn)方法可以簡(jiǎn)化傳統(tǒng)的多晶硅或單晶硅太陽能電池的生產(chǎn)方法，就可以避免前面討論過的非常長(zhǎng)的傳統(tǒng)生產(chǎn)鏈條如上游、中游和下游的生產(chǎn)廠。