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太陽能電池在將陽光轉化為電能方面仍然效率低下。儘管由各種元素組成的多層電池可以將超過 40% 的（透鏡聚焦的）陽光轉化為電能，但更簡單的半導體材料（如矽）在批次生產時效率約為 20%。而且，由於物理限制，這類電池最多隻能轉換入射陽光的三分之一。
但這些物理限制之一可能剛剛被突破：熱損失。來自明尼蘇達大學和德克薩斯大學的研究人員的新研究表明，半導體材料的奈米晶體（在本例中為鉛和硒的混合物）移動電子的速度足夠快，可以引導其中一些電子的速度快於它們作為熱量損失的速度。
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太陽能電池採用半導體材料，因為當波長合適的陽光光子照射到該材料時，會擊松一個電子，然後可以將其收集為電流。但是，許多被擊松的電子會以熱量的形式耗散，而不是從光伏電池中匯出。 2008 年之前的研究表明，半導體材料的奈米晶體實際上可以減緩這種“熱”電子的速度。因此，這些奈米晶體，也稱為量子點，可能能夠提高太陽能電池的效率。
發表在《科學》2010年6月18日上的新研究表明，情況確實如此：量子點不僅可以捕獲一些“熱”電子，還可以將它們引導至典型的電子接受材料——即傳統太陽能電池中使用的二氧化鈦。
事實上，這種轉移發生在不到 50 飛秒的時間內（飛秒是千分之一秒的千分之一，或者說是非常非常非常快）。由於這種轉移非常快，因此作為熱量損失的激發電子更少，從而將理論效率提高到高達 66%。
遺憾的是，這並不是構建如此高效的太陽能電池所需的全部條件。下一步將是證明捕獲的電子和轉移的電流可以像傳統太陽能電池一樣透過導線匯出。挑戰將是製造足夠細的導線，以連線到包含直徑不大於 6.7 奈米的量子點的太陽能電池，並且該導線不會以熱量的形式損失太多電流。而且，基於量子點的太陽能電池的製造可能還需要數年甚至數十年的時間。但是，這些化學家至少為更高效的太陽能未來點亮了一條道路。
圖片來源：康奈爾大學和 John Silcox