Kvantiniai taškiniai saulės elementai yra saulės elementai, sukurti iš nanometrų mastelio kristalų tinklo, galinčio pranokti įprastas saulės elementų technologijas dėl esminių saulės elementų gaudymo saulės spindulių apribojimų. Standartinis saulės elementas yra pagamintas iš medžiagos sluoksnio, kuris efektyviausiai fiksuoja tam tikrą šviesos juostą arba bangos ilgį. Tačiau kvantinių taškų saulės elementų kvantiniai taškai gali būti sukurti taip, kad užfiksuotų kelias šviesos juostas, keičiant jų dydį ir cheminę sudėtį gamybos procese. Dėl to daugybė skirtingų kvantinių taškų viename substrato sluoksnyje gali užfiksuoti platų šviesos bangų ilgių diapazoną, todėl juos gaminti yra daug efektyviau ir ekonomiškiau nei standartinius saulės elementus.
Techninė riba saulės spindulių pavertimui elektros energija naudojant saulės elementų medžiagą, sudarytą iš vienos rūšies cheminės struktūros, teoriškai yra ne didesnė kaip 31 %. Tačiau nuo 2011 m. komercinių saulės elementų praktinis efektyvumo lygis yra tik 15–17 %. Dešimtmečius vykdomi tyrimai, siekiant rasti patobulinimų saulės elementų technologijoje iš kelių perspektyvų, pavyzdžiui, sumažinti fotovoltinės medžiagos, pagamintos iš labai gryno silicio, sąnaudas, pakeičiant lanksčius polimerus ir metalinius substratus. Saulės elementų tyrimai taip pat sutelkti į platesnės juostos šviesos diapazono fiksavimą, tiek sukraunant skirtingus saulės elementų medžiagų sluoksnius, tiek sukuriant unikalius kristalus, vadinamus kvantiniais taškais, viename saulės elementų sluoksnyje. Visi metodai turi savo trūkumų, o kvantiniai taškiniai saulės elementai taip pat bando pasinaudoti jų pranašumais, jei įmanoma.
Nauja kvantinių taškų saulės elementų technologija yra paremta pačių kvantinių taškų fizika ir chemija, bet apima ir daugiasluoksnio saulės elemento principą bei galimybę įtraukti šiuos komponentus į lengviau pagaminamą, potencialiai lankstus substratas. Idealiu atveju ši technologija yra skirta gaminti vadinamąjį viso spektro saulės elementą, galintį užfiksuoti iki 85% spinduliuojančios, matomos šviesos ir paversti ją elektra, taip pat užfiksuoti dalį šviesos infraraudonųjų ir ultravioletinių spindulių juostose. Tokių saulės elementų energijos efektyvumas laboratorijoje 42 m. pasiekė 2011 %, o dabartinės pastangos yra susijusios su praktinių, ekonomiškų cheminių struktūrų paieška tokiai technologijai, kad ją būtų galima gaminti masiškai.
Požiūriai į naujos kartos saulės elementus buvo sutelkti į trijų juostų tarpo arba kelių jungčių modelį, kai skirtingi galio-arsenido-nitrato puslaidininkių lydinių sluoksniai yra tarpusavyje sujungti. Kitoje kelių jungčių cheminėje kompozicijoje buvo naudojamas cinko, mangano ir telūro lydinys, o kvantiniai taškiniai saulės elementai taip pat gaminami iš kadmio sulfido ant titano dioksido substrato, kuris yra padengtas organinėmis molekulėmis, kad sujungtų metalinį substratą ir kvantinius taškus. Kiti trijų juostų tarpo sluoksnių variantai apima tyrimus naudojant indžio-galio-fosfidą, indžio-galio-arsenidą ir germanį. Atrodo, kad daugelis cheminių derinių veikia, o procese naudojamų molekulių dydis, pvz., organinis sujungimo sluoksnis, turi daugiau tiesioginės įtakos kvantinių taškų saulės elementų efektyvumui užfiksuoti platų šviesos spektrą nei tikroji pačių medžiagų chemija. Tačiau kelių sandūrų saulės elementų sluoksniai, įskaitant pačius kvantinius taškus, dažnai turi būti mažesni nei dviejų nanometrų storio, o tai reikalauja itin didelio tikslumo, kad būtų galima pagaminti tik mikroschemų įrangą, kuri gamina kompiuterių procesorius ir atmintį. galintis masiniu mastu.
Kvantinių taškų saulės elementų tyrimų tikslas – padaryti saulės elementus efektyvesnius ir pigesnius gaminti. Idealiu atveju jie bus pagaminti iš lanksčių polimerinių medžiagų, kad juos būtų galima dažyti ant pastatų arba naudoti kaip nešiojamosios elektronikos dangą. Tada juos taip pat būtų galima įpinti į sintetinius drabužiams ir automobilių apmušalams skirtus audinius. Tai leistų plačiai pritaikyti saulės elementų technologijas elektros gamyboje, kuri galėtų papildyti arba pakeisti iškastinio kuro naudojimo poreikį daugeliui įprastų vartotojų poreikių, įskaitant klimato kontrolę, telekomunikacijas, transportą ir apšvietimą. Tokie saulės elementai buvo sukurti laboratorijoje JAV, Kanadoje, Japonijoje ir kitose šalyse, o pirmoji kompanija, suradusi nebrangios masinės technologijos gamybos būdą, greičiausiai užims precedento neturinčio masto pasaulinę rinką.