在科技發展快速的時代，人類對於能源的需求不斷攀升，造成地球上原有的石化能源蘊含量不斷減少；由於從石化燃料燃燒時會製造出大量的熱能與溫室氣體，可能造成臭氧層的破壞、嚴重的溫室效應，以及酸雨的環境汙染 ，因此現今全球正面臨到地球暖化以及能源危機的課題。根據聯合國氣候變化政府間專家委員會（IPCC）的第三次評估報告指出：經由人類活動所引起的溫室效應已在短短 100 年間，讓全球氣溫上升了 0.3 ~ 0.6 ℃，海平面已上升 0.1 ~ 0.2 公尺。若再不採取任何防制措施，預估到了 2100 年，全球平均地面氣溫將比 1990 年增加 5.8 ℃，海平面將上升 0.88 公尺，對於地勢較低的國家與島嶼而言，將是嚴重的威脅。還好大自然也同時給予人們許多的天然資源，這些天然資源跟隨著大自然的運轉永不枯竭，如風力能、水力能、太陽能、地熱能、生質能與海洋能等 綠色資源。其中如果說太陽能是取之不盡用之不竭的能源，一點都不過分。依據統計：地球每年可從太陽獲取的總能量約 4 × 10²⁴ 焦耳，而地球每年消耗的總能量，以 2001 年為例：約 4 × 10²⁰ 焦耳，且以每年約 2% 的成長率持續增加。倘若太陽能源能充分開採利用，不僅人類面臨的能源危機問題可獲得舒緩，溫室效應所造成的環境災害問題也可改善。台灣為一海島型國家，天然資源匱乏，所使用的能源超過 97% 均須仰賴國外進口， 積極找尋一個有效的替代能源才是長久之計。不同於水力、地熱、風力等會受到地形地物之侷限，太陽能發電系統的特性為系統簡單、自動化且安靜、容易維修、無污染與富量產 等特性，基於以上考量，太陽能電池有機會成為新世紀能源的最佳選擇。

目前市場上，絕大多數的太陽能電池是採用矽晶圓作為材料，主要是因為矽晶圓太陽能電池的製程都和半導體產業技術相當接近，因此在半導體生產技術和設備都已經相當成熟，且 在人才眾出的情形下，矽晶圓太陽能電池具有轉換效率佳、設備成本低、量產速度快與良率又高的優勢。另一方面，在主流矽晶圓式太陽能電池之主要材料結晶矽缺料的壓力之下，多元化技術與產品的薄膜太陽能電池擴展了太陽光電的可應用領域，有助於整個產業的普及化。薄膜太陽能電池種類眾多，主要包含有矽薄膜類（非晶矽 a-Si、微晶矽 μc-Si、堆疊型 a-Si/μc-Si 等）與化合物半導體類（銅銦鎵硒 CIGS、碲化鎘 CdTe）與新概念的有機染料（染料敏化DSSC等）。雖然目前薄膜太陽能電池的市佔率還是偏低（約一成），其轉換效率偏低、量產良率不高與設備成本等問題尚待克服，然而薄膜太陽能電池具節省材料、可在價格低廉的玻璃或塑膠或不鏽鋼基板上製造、可大面積與客製化製造、可製成可撓性與應用彈性大等優點，已廣被各太陽光電業者、研究機構所看好而紛紛投入資源研究發展。

硒化銅銦鎵（Copper Indium Gallium Diselenide，簡稱為 CIGS）為薄膜太陽能電池的一種，理論上光電轉換效率可達 30 %。目前 CIGS 太陽能電池在實驗室已達 21% 以上的效率，是眾多薄膜太陽能電池中轉換效率最佳者；此外，與其它太陽能電池相比，除了上述的優點外，CIGS 薄膜太陽電池更具備了吸收光波長範圍廣、抗輻射特性好與化學穩定性高等優點，唯一美中不足就是在短波長光源的光電轉換效果不是很好。為了改善這個短波長轉換效能欠佳的問題，我們選擇適當的半導體量子點材料，嘗試解決傳統 CIGS 太陽能電池所碰到的問題。

所謂量子點（quantum dots, QDs）係指奈米級半導體材料，因各維度之尺寸皆小於材料的激子波爾半徑（約 1 ~ 20 nm），形成三個維度的量子侷限效應，所以又可稱為零維奈米材料。雖然半導體量子點具備良好光電轉換特性與吸收波長可調變的特性，但其載子遷移率卻遠比塊材半導體來的低。為了提高可撓式 CIGS 太陽能電池的光電轉換效率，我們利用直接能隙半導體奈米晶粒的波長轉換特性，吸收太陽光後，利用 Luminescent down-shifting（LDS）機制，可將短波長轉換成吸收率更高的長波段。為了實際應用這個轉換機制至元件上，半導體量子點的材料選擇與塗布製程技術都是關鍵因子。初步的研究結果顯示：優化的實驗條件下，可撓式 CIGS 太陽能電池的轉換效率可由 8.4% 提高至 9.3%。

▲半導體量子點噴塗在CIGS太陽電池中的示意圖