研究人員利用量子點和“多重激子生成”(MEG)工藝，將制氫的外部量子效率的峰值提高至114%。與目前的光電化學方法相比，該方法可顯著提高利用日光分解水而生成氫氣的產量，效率高、成本低。
該研究由國家可再生能源實驗室(NREL)、科羅拉多礦業大學和科羅拉多大學博爾德分校共同合作，馬修·比爾德、顏永 、瑞安·克瑞斯普、顧靜、鮑里斯·切爾諾莫迪克、格雷戈里·帕克、阿什利·馬歇爾、約翰·特納將題為“光子電化學氫析出反應的多重激子生成的量子產率超過100%”的研究細節概述發表在《自然能源》雜志。
2011年，比爾德與其他國家可再生能源實驗室的科學家共同在《科學》雜志發表一篇論文，研究首次表明，多重激子生成(MEG)是如何使允許太陽電池量子效率超出100%，通過在電流中產生更多電子，電子數比進入太陽電池的光子數還要多。
比爾德說：“主要差別在于，我們捕獲到的多余光子能量存在于化學鍵中，而不是在電流中。我們驗證了在太陽電池中產生額外電流的相同過程，也可以應用在化學鍵中產生額外的化學反應或儲存能量。”
太陽電池的最高理論效率，取決于多少光能可轉化為可用電能，超出半導體吸收帶的光子能量損失了熱量。多重激子生成(MEG)工藝利用額外的光子能量產生更多的電子，從而產生更多的化學能或電能，而不是產生熱量。呈球狀半導體納米晶體（直徑為2-10 nm）的量子點改進了多重激子生成工藝。
在本報告中，由量子點內的多重激子生成工藝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。
國家可再生能源實驗室的研究人員設計了一種基于硫化鉛（PbS）量子點光電陽極的電池。光電陽極涉及沉積在二氧化鈦/氟摻雜氧化錫電介質疊層上的硫化鉛量子點層。受額外電子驅動的化學反應為探索太陽能燃料的高效方法奠定了新的方向。
