一直以来，最有效的硅基太阳能电池大约可以将入射光的25%转化为电能，即使经过进一步改进，也只能将电池的效率提高到一个理论极限31%。原因是，入射光会引起产生大量的高能电子——“热电子”，它们会以少于皮秒的速度失去能量而无法利用。

2001年，美国科罗拉多州戈尔登国家可再生能源实验室（NREL）的Arthur Nozik 建议：量子点（quantum dots） ，一种半导体材料在纳米尺度的小矮块（Chunks），或许能够降低热电子的耗散失能速率。这是因为，量子点内部的能级间隔很宽，电子一般很难跨越；而在很大块的半导体材料如太阳能电池硅片中，能级间隔比较紧密，因而跨越能级和失去能量比较容易。

德克萨斯大学的 Xiaoyang Zhu及其合作者研究揭示，较长寿命的热电子在以热的形式耗散能量前，能够“跑出”量子点而进入半导体基片中，而这是向能够利用热电子的太阳能电池迈出的关键一步。为达此目的，研究人员用硒化铅量子点涂覆在半导体二氧化钛片基上，并用光照射它。基片光学性质的变化表明，电子可以从量子点进入基片。但是这种材料需要在工程上得到实证，以确保电子只在“热的”时候可以进入基底，即观察到的迁移最终只有热电子迁移。

当然，研究人员也提醒说，有关研究仅仅是将热电子转变成电流这一复杂过程的初步阶段。但最值得一提的是，有希望将太阳能电池的理论最大效率提高到66%左右。有关研究结果近日发表在Science上（DOI: 10.1126/science.1185509）。