پژوهشگران دانشگاه تورنتو طراحي جديدي براي ساخت پيل‌هاي خورشيدي ارائه کردند که مي‌تواند منجر به ساخت ادوات فتوولتائيک با کارايي بالا شود. در اين پيل‌ها از از لايه‌هايي مبتني بر نقاط کوانتومي کلوئيدي استفاده شده است.
پيل‌هاي خورشيدي دو اتصالي نسبت به همتايان تک اتصالي خود از کارايي بالاتري برخوردار هستند اين پيل‌ها کارايي تبديل انرژي 42 درصدي دارند در حالي که پيل‌ها تک اتصالي کارايي در حدود 30 درصد دارند. همان‌طور که از اسم اين پيل‌ها پيداست، آنها دو بخش براي جذب نور دارند که هر بخش طول موج خاصي را جذب مي‌کند. براي مثال در جلوي اين پيل‌ها بخشي وجود دارد که از موادي با باندگپ بزرگ ساخته شده است اين بخش فوتون‌هايي با انرژي بالا را جذب مي‌کند اين در حالي است که فوتون‌هايي با انرژي کمتر توسط بخش پشتي جمع مي‌شود که داراي باند گپ بزرگ است.
اجزاء اصلي در اين پيل‌ها، لايه‌هايي شفاف هستند که بين دو اتصال به‌صورت ساندويچي قرار مي‌گيرند. اين لايه‌ها موجب مي شود تا الکترون‌ها و حفره‌هاي تشکيل شده در دو سوي اتصال به‌هم ترکيب شوند. در پيل‌هاي چند اتصالي رايج از تونل براي اين کار استفاده مي‌شود، در اين پيل‌ها مواد تقويت شده با نيمه‌هادي‌هاي نوع N و p با ضخامت چند نانومتر وجود دارند که در آنها باند ظرفيت در سمت p از نظر انرژي با سمت N تراز مي‌شود. محل تماس اين دو بخش به‌قدري ضخامت دارد که حمل کننده‌هاي بار بتوانند از آن تونل بزنند. در پيل‌هاي فتوولتائيک آلي، الکترون‌ها و حفره‌ها در نانوذرات فلزي با هم ترکيب مي‌شوند اين نانوذرات ميان لايه حمل کننده الکترون و لايه حمل کننده حفره قرار دارند.
گروه تحقيقاتي تد سرجنت اين روش مرسوم را کنار گذاشته و از لايه‌هايي مبتني بر نقاط کوانتومي کلوئيدي استفاده کردند. اين لايه‌ها با استفاده از اثر اندازه کوانتومي داراي باندگپ‌هايي است که طيف وسيعي از امواج الکترومغناطيس را پوشش مي‌دهد. محققان اين لايه را لايه ترکيبي مدرج نامگزاري کردند.
اين تيم تحقيقاتي طراحي جديدي براي ساخت اين لايه‌ها ارائه کردند که کمترين هدر رفتن انرژي را در پي دارد. در اين لايه‌ها از مواد رساناي شفافي از جنس اکسيدهاي نوع N نظير TiO2, ZnO, AZO و ITO استفاده کردند که در سدهاي انرژي مختلف و وسيعي از يک تا يک و شش‌دهم الکترون ولت کار مي‌کند.
اين گروه تحقيقاتي به‌دنبال راه‌هاي ساده‌تري براي توليد اين لايه‌ها است. نتايج اين تحقيق در نشريه Nano Letters به چاپ رسيده است.