太阳能电池很挑剔。如果入射光子的能量太低，电池就不会吸收它。如果光子的能量太高，多余的能量就会以热量的形式浪费掉。无论如何，硅太阳能电池永远无法从单个光子中产生超过一个电子。如此苛刻的量子现实严重限制了光伏电池的转换效率，科学家们为此花费了数十年的时间来寻找替代方案。
现在，麻省理工学院激子中心的研究人员发表了一个令人信服的案例，表明提高太阳能效率的关键可能是一种名为并五苯的有机染料。在今天的《科学》杂志中，丹尼尔·康格里夫、李济也、尼古拉斯·汤普森、马克·巴尔多和其他六人展示了基于并五苯的光伏电池可以从单个光子中产生两个电子——在相同量的阳光下产生更多的电力。科学家们早就怀疑这可能奏效；今天的论文是概念证明。
关键是一种称为单线态激子裂变的现象，其中到达的光子产生两个“激子”（激发态），可以使其产生两个电子。之前的研究人员已经使用量子点（行为类似于原子的微小物质）和深紫外光完成了类似的技巧。“我们在这里展示的，”巴尔多说，除了使用可见光，“是[这个过程]在有机材料中非常非常有效地工作。”
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为什么它能起作用仍然不是很清楚，而且目前，并五苯电池只能在极窄的可见光波段工作。但巴尔多说，应该有可能为硅太阳能电池创建一种并五苯涂层，将总转换效率从现在的25%提高到略高于30%——这是一个显著的飞跃。开发这项技术是显而易见的下一步。“我们能否将这种东西作为涂层应用于硅材料？”巴尔多说。“如果我们可以做到这一点，它将对太阳能电池技术产生相当大的影响。”