美國能源部國家可再生能源實驗室(NREL)的科學家們開發了一個光電化學原理電池，其能夠捕獲通常損失的多余光子能量，以產生熱量。使用量子點(QD)和所謂多重激子產生(MEG)過程，NREL研究人員能夠將氫氣產生的外部量子效率的峰值推高到114%。該新型電池利用陽光分解水，可以顯著地促進氫的產生，比目前使用的光電化學方法效率更高、成本更低。

該研究的細節在發表于自然能源的論文中進行了概述(“用于光電化學氫析出反應的多重激子生成量子產率超過100%”)，合作者包括 Matthew Beard, Yong Yan, Ryan Crisp, Jing Gu, Boris Chernomordik, Gregory Pach, Ashley Marshall, and John Turner。他們全部來自NREL，Crisp還隸屬于科羅拉多礦業學院，Pach和Marshall隸屬于科羅拉多大學。Beard和其他NREL科學家，于2011年發表了一篇科學論文(“通過MEG外部光電量子效率峰值超過100%的”量子點太陽能電池”)，其首次顯示了MEG如何通過在電流中產生更多電子，使其多于進入太陽電池的光子量，導致太陽能電池的量子效率超過100%。“這里的主要區別在于我們捕獲了化學鍵中的增強MEG，而不僅僅是在電流中。”Beard說。“我們證明在太陽電池中產生額外電流的相同過程也可以應用于發生額外的化學反應或將能量儲存在化學鍵中。”太陽電池的最大理論效率受限于可以將多少光子能量轉化為可用的電能，超過半導體吸收帶的光子能量將損失產生熱量。MEG工藝利用額外的光子能量產生更多的電子，從而增加更多的化學能或電能，而不是產生熱量。量子點，球形半導體納米晶體(直徑為2-10nm)，增強了MEG過程。在本報告中，通過QD內MEG過程產生的多個電子或電荷載體被捕獲并存儲在H2分子的化學鍵中。NEL研究人員設計了一種基于硫化鉛(PbS)QD光電陽極的電池。該光電二極管包含沉積在二氧化鈦/氟摻雜氧化錫電介質疊層上的PbS量子點層。由多余電子驅動的化學反應為探索太陽能燃料的高效率方法奠定了新的方向。