Kvanttipisteiset aurinkokennot ovat aurinkokennoja, jotka on rakennettu nanometrin mittakaavassa valmistettujen kiteiden verkkoon ja jotka voivat olla parempia kuin perinteiset aurinkokennoteknologiat, koska aurinkokennot sieppaavat auringonvaloa olennaisesti. Tavallinen aurinkokenno perustuu materiaalikerrokseen, joka on tehokkain kaappaamaan tietyn valon kaistan tai aallonpituuden. Kvanttipisteitä kvanttipiste -aurinkokennoissa voidaan kuitenkin luoda kaappaamaan useita valokaistoja muuttamalla niiden kokoa ja kemiallista koostumusta valmistusprosessissa. Tämä tekee joukon erilaisia kvanttipisteitä yhdelle substraattikerrokselle mahdollisesti kykenevän sieppaamaan laajan valikoiman valon aallonpituuksia, mikä tekee niistä paljon tehokkaampia ja taloudellisempia tuottaa kuin tavalliset aurinkokennot.
Tekninen raja auringonvalon muuttamiseksi sähköenergiaksi aurinkokennomateriaalilla, joka koostuu yhdestä kemiallisesta rakenteesta, on teoriassa enintään 31%. Kaupallisten aurinkokennojen tehokkuus on kuitenkin vuodesta 2011 lähtien vain 15–17% enimmäistasolla. Tutkimus on ollut käynnissä vuosikymmenien ajan löytääkseen parannuksia aurinkokennotekniikkaan useista näkökulmista, kuten vähentämällä erittäin puhtaaseen piiin perustuvan aurinkosähkömateriaalin kustannuksia korvaamalla joustavat polymeeri- ja metallialustat. Aurinkokennotutkimus on myös keskittynyt vangitsemaan laajemman kaistavälin valoa, joko pinottamalla eri aurinkokennomateriaalikerroksia tai suunnittelemalla ainutlaatuisia kiteitä, jotka tunnetaan kvanttipisteinä, yhteen aurinkokennokerrokseen. Kaikilla lähestymistavoilla on haittansa, ja myös kvanttipisteiset aurinkokennot yrittävät hyödyntää etujaan mahdollisuuksien mukaan.
Uusi kvanttipisteisten aurinkokennojen tekniikka perustuu kvanttipisteiden fysiikkaan ja kemiaan, mutta sisältää myös monikerroksisen aurinkokennon periaatteen ja kyvyn sisällyttää nämä komponentit helpommin valmistettavaan, mahdollisesti joustava alusta. Ihannetapauksessa tekniikka on suunnattu tuottamaan niin sanottu täyden spektrin aurinkokenno, joka kykenee sieppaamaan jopa 85% säteilevästä, näkyvästä valosta ja muuttamaan sen sähköksi, sekä kaappaamaan valoa infrapuna- ja ultraviolettikaistoilla. Tällaisten aurinkokennojen energiatehokkuus on saavuttanut 42%: n tehokkuuden laboratoriossa vuodesta 2011 lähtien, ja nykyisiin ponnisteluihin kuuluu löytää käytännöllisiä, kustannustehokkaita kemiallisia rakenteita tällaiselle tekniikalle, jotta se voidaan valmistaa massatuotantoon.
Seuraavan sukupolven aurinkokennojen lähestymistavat ovat keskittyneet kolmen kaistan aukkoon tai moniristeiseen malliin, jossa eri kerroksia puolijohtavia metalliseoksia gallium-arsenidi-nitraattia on kytketty toisiinsa. Toisessa moniristeisessä kemiallisessa koostumuksessa on käytetty sinkki-mangaani-telluuriseosta ja myös kvanttipisteisiä aurinkokennoja valmistetaan kadmium-sulfidista titaanidioksidisubstraatilla, joka on päällystetty orgaanisilla molekyyleillä metallialustan ja kvanttipisteiden yhdistämiseksi. Muita muunnelmia kolmesta kaistavälikerroksesta ovat tutkimukset, joissa käytetään indium-galliumfosfidia, indium-gallium-arsenidia ja germaniumia. Monet kemialliset yhdistelmät näyttävät toimivan, ja prosessissa käytettyjen molekyylien, kuten orgaanisen yhdyskerroksen, koolla näyttää olevan enemmän suoraa vaikutusta kvanttipisteisten aurinkokennojen tehokkuuteen saada laaja valon spektri kuin materiaalien todellista kemiaa. Moniristeisen aurinkokennon kerrosten, mukaan lukien itse kvanttipisteet, on kuitenkin oltava usein alle kahden nanometrin paksuisia, mikä vaatii erittäin hienoa tarkkuutta, jotta saadaan aikaan vain mikropiirikoneet, jotka valmistavat tietokoneprosessoreita ja muistia. pystyy massamittakaavassa.
Kvanttipisteisten aurinkokennotutkimusten tavoitteena on tehdä aurinkokennoista tehokkaampia ja halvempia valmistaa. Ihannetapauksessa ne rakennetaan joustavien polymeerimateriaalien päälle, jotta ne voidaan maalata rakennuksiin tai käyttää kannettavan elektroniikan pinnoitteena. Ne voitaisiin myös kutoa synteettisiin kankaisiin vaatteissa ja verhoiluissa autoissa. Tämä antaisi aurinkokennotekniikalle laajan sovelluksen sähköntuotannossa, joka voisi täydentää tai korvata fossiilisten polttoaineiden käytön tarpeen monille kuluttajien yleisille tarpeille, kuten ilmastoinnin, televiestinnän, kuljetuksen ja valaistuksen. Tällaisia aurinkokennoja on luotu laboratoriossa Yhdysvalloissa, Kanadassa, Japanissa ja muissa maissa, ja ensimmäinen yritys, joka on löytänyt menetelmän tekniikan edullisesta massatuotannosta, valloittaa todennäköisesti sen ennennäkemättömän laajat maailmanmarkkinat.