چیزهایی وجود دارند که معتقدیم هرگز تغییر نخواهند کرد. مثلا 1 به اضافه 1 می‌شود 2 یا اینکه  خورشید از شرق طلوع و در غرب غروب می‌کند یا هر فوتون تنها می‌تواند یک الکترون در سلول فتوولتائیک خلق کند و به همین دلیل حداکثر بازدهی تئوری یک سلول فتوولتائیک نمی‌تواند از 29.1 درصد تجاوز کند.

اما مورد آخر اکنون نقض شده است و  یک تیم تحقیقاتی از دانشگاه ام آی تی شیوه ای را معرفی کرده اند که به واسطه آن هر فوتون قادر خواهد بود به جای یک الکترون  2 الکترون جذب کند، شیوه ای که قطعا تولید نسل جدیدی از سلول های فتوولتائیک با بازدهی بالاتر را امکان پذیر خواهد کرد.البته این بدین معنا نیست که بازدهی کلی سلول از این طریق دو برابر خواهد شد اما این روش قادر خواهد بود بازدهی نسل آینده سلول‌های خورشیدی که از این تکنولوژی بهره می‌برند را تا 35 درصد افزایش دهد که این میزان در واقع دو برابر بازدهی سلول‌های نسل‌های اولیه می‌باشد.

نتیجه این تحقیق بوسیله مارکوس اینزینگر دانشجوی فارغ التحصیل ، مونگی باوندی پروفسور شیمی‌ و مارک بالدو پرفسور مهندسی برق و کامپیوتر و هشت نفر دیگر از دانشگاه ام آی تی اخیرا در مجله  nature  منتشر شده است.  بر طبق اظهار Science Daily ، مضمون اولیه در ورای این تکنولوژی جدید برای چندین دهه شناخته شده بود اما در واقع تبدیل آن به یک سلول خورشیدی عملی سالها زمان برده است.

رازی که پشت این افزایش بازدهی نهفته است استفاده از ماده ای به نام Excitons (اکسایتون )  است که در آن  بسته های انرژی در اطراف مانند الکترون ها در یک مدار حرکت می‌کنند. این بسته‌ها دارای خصوصیات کاملا متفاوتی در مقایسه با الکترون‌ها می‌باشند. شما می‌توانید از آنها برای  تغییر انرژی استفاده کنید. می‌توانید آنها را به دو قسمت تقسیم کنید یا اینکه آنها را با یکدیگر ترکیب کنید.

این مواد ابتدا فوتون را جذب کرده و سپس  یک اکسایتون را شکل می‌دهند که به سرعت شکافت را به دو ناحیه تقسیم می‌کند. هر قسمت نیمی‌از انرژی حالت اولیه را دارا می‌باشد. اما قسمت سخت کار ساختن این کار بوسیله سیلیکون است. ماده ای که اکسایتونیک نیست و همین امر کار را دشوار می‌کند. چنین جفت سازی تاکنون هرگز انجام نشده بود.به عنوان یک گام میانی، تیم تلاش کرد تا کوپلینگ انرژی را از لایه اکسایتونیک به موادی به نام نقطه های کوانتوم (quantom dots) انجام دهد.

فان فورهیس یک پرفسور شیمی‌در دانشگاه ام آی تی که شش سال قبل در تحقیق اولیه حضور داشت می‌گوید که نکته کلیدی فرآیند تولید لایه میانی می‌باشد.این لایه بسیار نازک بوده و در واقع وظیفه تبادل انرژی بین دو سیستم (سلول خورشیدی سیلیکونی و لایه اکسایتون ) را بر عهده دارد.. در واقع وجود همین لایه باعث شده است علی رغم گذشت زمان بسیار زیادی از شروع این ایده تاکنون هیچ گروهی نتوانند به چنین نتیجه ای در این حوزه دست یابند و اکنون این مارکوس اینزینگر بود که سرانجام توانست این گره را بوسیله لایه‌ای از مواد به نام hafnium oxynitride باز کند.

اینزینگر می‌گوید ” ما می‌دانیم که hafnium oxynitride بارهای اضافی را در لایه تولید خواهند کرد که موجب کاهش تلفات از طریق فرآیندی به نام غیر فعال‌سازی میدان الکتریکی خواهد شد. اگر ما بتوانیم کنترل بهتری بر روی این پدیده داشته باشیم، بازدهی حتی می‌تواند از این میزان هم بیشتر شود.”. تاکنون هیچ ماده دیگری که مورد آزمایش قرار گرفته است نتوانسته چنین خصوصیاتی را از خود نمایش دهد.این لایه فقط به اندازه چند اتم ضخامت دارد اما به مانند یک پل عمل می‌کند. در نهایت این امر برای یک فتون منفرد با انرژی بالا میسر شد تا ازادسازی دو الکترون در داخل سلول خورشیدی را آغاز کند که همین موضوع باعث تولید دو برابری میزان انرژی تولیدی بوسیله یک میزان مشخصی از نور خورشید در طیف های ابی و سبز را فراهم کرده است.