量子点太阳能电池是建立在纳米级晶体网络上的太阳能电池，由于太阳能电池捕获阳光的基本限制，它有可能超越传统的太阳能电池技术。一个标准的太阳能电池是建立在一层材料上的，这种材料在捕捉特定波段或波长的光时效率最高。然而，量子点太阳能电池中的量子点可以通过在制造过程中改变其尺寸和化学组成来捕获多个光带。这使得在一层基底上的不同种类的量子点阵列有可能捕获大范围的光波，使它们比标准太阳能电池更高效、更经济。。

使用由一种化学结构组成的太阳能电池材料将太阳光转换为电能的技术极限理论上最大为31%。然而，截至2011年，商用太阳能电池在其最高水平上的实际效率水平仅为15%至17%。几十年来，人们一直在研究如何从几个有利的方面改进太阳能电池技术，例如通过替代柔性聚合物和金属衬底来降低基于高纯硅的光伏材料的成本。太阳能电池研究也将重点放在捕获更宽的带隙范围的光，既可以通过堆叠不同的太阳能电池材料层，也可以在一个太阳能电池层上设计独特的晶体，即量子点。所有这些方法都有其缺点，量子点太阳能电池也试图尽可能利用它们的优点。。

量子点太阳能电池的新兴技术建立在量子点本身的物理和化学基础上，但也包括多层太阳能电池的原理，以及将这些组件整合到更容易制造、潜在柔性基底中的能力。理想情况下，这项技术的目标是生产所谓的全光谱太阳能电池，能够捕获高达85%的辐射可见光并将其转换为电能，以及捕获红外和紫外波段的一些光。截至2011年，此类太阳能电池的能量输出在实验室中已达到42%的效率，目前的工作包括为此类技术寻找实用、成本效益高的化学结构，以便大规模生产。。

对下一代太阳能电池的研究主要集中在三带隙或多结模型上，其中不同的砷化镓硝酸盐半导体合金层相互连接。另一种多结化学成分使用了锌锰碲合金，量子点太阳能电池也由二氧化钛基底上的硫化镉制成，二氧化钛基底涂有有机分子，将金属基底和量子点互连。三个带隙层的其他变化包括使用磷化铟镓、砷化铟镓和锗的研究。许多化学组合似乎都能起作用，而在这一过程中使用的分子（如有机互连层）的大小似乎对量子点太阳能电池捕捉广谱光的效率有着比材料本身的实际化学性质更直接的影响。然而，包括量子点本身在内的多结太阳能电池中的各层厚度通常必须小于两纳米，这就需要极其精细的精度才能生产出只有制造计算机处理器和存储器的微芯片制造设备才能大规模生产的产品。。

量子点太阳能电池研究的目标是使太阳能电池更高效，制造成本更低。理想情况下，它们将建立在柔性聚合物材料上，这样它们就可以被涂在建筑物上或用作便携式电子产品的涂层。然后，它们还可以被编织成合成纤维，用于汽车的服装和内饰。这将使太阳能电池技术在发电领域得到广泛应用，可以补充或取代化石燃料的使用需求，满足包括气候控制、电信、交通和照明在内的许多消费者的共同需求。这种太阳能电池是在美国、加拿大、日本和其他国家的实验室中制造出来的，第一家找到廉价大规模生产这种技术的方法的公司很可能会为其占领一个前所未有规模的世界市场。。