量子点太阳能电池，是第三代太阳能光伏电池，也是目前、最的太阳能电池之一，其尺度介于宏观固体与微观原子、分子之间，在理论计算时可当作大分子处理。与其它吸光材料相比，量子点具有独特的优势：量子尺寸效应。通过改变半导体量子点的大小，就可以使太阳能电池吸收特定波长的光线，即小量子点吸收短波长的光，而大量子点吸收长波长的光。
量子点的典型尺寸为1至10纳米，包含几个到几十个原子，由于荷电载流子的运动在量子点受到三维的限制，能量发生量子化。量子点具有许多特性，如具有巨电导，可变化的带隙，可变化的光谱吸收性等，这些特性使得量子点太阳能电池可大大提高光电转化率，与目前的多晶硅太阳能电池相比，生产能耗可减少20%，光电效率可增加50%至1倍以上，并降低昂贵的材料费用。
量子点最为太阳能光伏电池将能起到以下作用：
1 吸收系数增大：量子点限域效应使能隙随粒径变小而增大，所以量子点结构材料可以吸收宽光谱的太阳光。
2 带间跃迁，形成子带：其光谱是由于带间跃迁的一系列线谱组成。带间跃迁可以使得入射光子能量小于主带隙的光子转化为载流子的动能。可以有多个带隙一起作用，产生电子-空穴对。
3 量子隧道效应与载流子的输运：光伏现象的实质是材料内的光电转换特性，与电子的输运特性有密切关系。
太阳能电源、交通领域、通讯/通信领域、石油、海洋、气象领域、家庭灯具电源和光伏电站等，还可以利用其优越的纳米特性与光电功能发展军事用途、建筑物外表（包括玻璃窗及现有的屋顶材料附上一层纳米硅）发电、整部汽车外表发电和衣服发电等。
近日，美国圣母大学（University of Notre Dame）一研究小组制备出世界上首例具有多种尺寸量子点的太阳能电池，在TiO2纳米薄膜表面以及纳米管上组装CdSe量子点，吸收光线以后，CdSe向TiO2放射电子，再在传导电极上收集，进而产生光电流。他们研究了2.3～3.7 nm四种不同粒径的量子点，它们在505～580 nm波段上具有不同的吸收峰。研究人员Prashant V. Kamat介绍说，TiO2纳米管上固定CdSe量子点能够形成规整的组装结构，不仅可以使电子有效地传输至电极表面，还能提高电池效率。长度为800 nm的纳米管内外表面均可组装量子点，其传输电子的效率较薄膜高。研究发现，小的量子点能以更快的速度将光子转换为电子，而大的量子点则可以吸收更多的入射光子。3 nm的量子点具有的折中效果，但一并改善转换和吸收效率的工作仍在继续。此外，研究人员还计划下一步将这些量子点按一定的规则组装，从而开发出“彩虹式”太阳电池：电池表面的小量子点吸收蓝光，穿过表面层的红光被内层的大量子点吸收。这有望提高电池的效率至30%以上，而传统的硅电池仅为15～20%。相关研究工作将发表在《美国化学会志》（JACS）上。
