bu güneş hücrelerinin substratı nanokristallerden yapılmış kaplamaya maliktir. nanokristaller tipik olarak silisyum, kadmiyum tellürid veya bakır indiyum galyum selenür tabanlı, substratlar ise genel olarak silisyum veya çeşitli organik iletkenlerdir. nicem nokta güneş hücreleri (ing. “quantum dot solar cells”) bu yaklaşımın varyantıdır, ama daha fazla çalışma elde etmek için nicemsel mekaniğin etkilerinden faydalanır. boyaya duyarlı güneş hücreleri (ing. “dye-sensitized solar cells”) buna bağlı başka bir yaklaşımdır, ama şurada nano-yapı, substratın parçasıdır.
eski imal yöntemleri, pahalı molekül ışınlı üstbırakım (ing. “molecular beam epitaxy”) işlemlerine dayanırdı, ama kolloidal bireşim (yani kolloidal sentez) daha ucuz üretime izin veriyor. nanokristaller ince filmi, “döndürmeli kaplama” (ing. “spin-coating”) adlı işlem ile elde edilir. bu işlem, nicem nokta çözeltisinin bir miktarının daha sonra çok hızlı bir şekilde döndürülen düz bir substrat üzerine yerleştirilmesini içerir. çözelti, tekdüze bir şekilde yayılır ve substrat istenen kalınlık elde edilinceye kadar döndürülür.
boyaya duyarlı kolloidal titanyum dioksit filmi tabanlı nicem nokta güneş hücreleri, düşen ışığın enerjisinin elektrik enerjiye dönüştürmesinin ümit verici verimliliği gösterir ve kullanılmış malzemelerinin çok düşük maliyetli olduklarından dolayı çok teşvik edicidir. cihaz verimliliğinin arttırılması için elektrodlar arasında bir birinden ~1 eksiton difüzyon uzunluğu ile ayrılmış tek parçacıklar dizilişinin olduğu tek-nanokristal (kanal) mimarisi önerilmişdir.
her ne kadar araştırmalar başlangıç aşamasında olsalar da, olabilsin ki gelecekte nanokristal güneş hücreleri, esneklik (nicem nokta polimer bileşim fotovoltaiği), düşük maliyyetlilik, temiz enerji üretimi ve %65 verimlilik gibi avantajları sunabiler.
nanokristal güneş hücrelerinin verimliliğinin birçok ölçülmesinin yanlış olduğu ve nanokristal güneş hücrelerinin büyük ölçekli üretim için uygun olmadığı iddia edilmektedir.
son araştırmalarda, kurşun selenür yarı iletkenin yanı sıra ikinci nesil ince film güneş hücrelerinin üretiminde iyi bilinen kadmiyum tellürid fotovoltaiki ile deney yapıldı. başka materyaller de araştırılır.
