Még a leghatékonyabb napelemek is rengeteg energiát vesztenek hő formájában. Mindazonáltal fotonok által kibocsátott elektronok a napelemekbe hatolva elektromos energiává alakíthatóak, kiküszöbölve ezzel a hővesztés problémáját.

Amikor a fényrészecskék belépnek a napelembe, egy úgynevezett excitont is létrehozhatnak. Az exction egy olyan kvázirészecske, amely egy elektronból, s egy elektronlyukból áll össze. S hogy mi az elektronlyuk? Alapjában véve az elektron ellentéte, ám nem illene rá, az anti-elektron jelző. Nem anyag, nem antianyag, nem valami – inkább egy olyan hely, ahol az elektronnak elő kellene fordulnia, ám ez mégsem következik be.

Úgy tűnhet, mindennek nincs valódi jelentősége, ám előfordulhat, hogy az elektron, s ez a bizonyos lyuk vonzák egymást, ami által egy excitonná állnak össze. Ennek a folyamatnak a bekövetkezése felelős a napelemek hőveszteségéért. A hőveszteség minimálisra csökkentésének trükkje abban rejlik, hogy minél több elektron fogjunk be, mielőtt azok szétszóródnának, mivel az elektronok folyama már terelhetővé, s így elektromos energiává fordíthatóvá válik.

A Wyoming és Colorado Állami Egyetem kutatói pedig éppen ezt tették. Fényelnyelő ólomszulfid részecskéket egyesítettek titánium dioxidból készült elektródákkal. Megállapították, hogy e rendszer által létrehozott áram excitonokat tartalmazott, amik képesek voltak a beérkező fotonok exctionjait összegyűjteni, mielőtt azok ismét alkotóelemeikre bomlottak volna.

A napelem hasonló módon ejtheti fogságba az excitonokat. Ameddig a napelemek a megfelelő elektródákhoz vannak kapcsolva, képesek a lebomlási folyamat előtt magukba zárni a kvázirészecskéket, ami által a napelemek még a hővesztés beindulása előtt hasznosítható energiához jutnának. Óriási mértékben megnőne a napelemek hatékonysága, anélkül hogy drasztikusan meg kellene változtatnunk a mostani technológia alapelveit. A környezetbarát energiafelhasználáson túl az új kutatási eredmények az űrkutatás területén is hasznosíthatóak lennének, egyes becslések szerint másfélszeresére nőhet a mélyűri szondák „szavatossága” a közeljövőben.
 

io9