미국 Los Alamos 국립연구소에서 광전 소자를 연구중인 University of California 소속 연구팀이 기존의 광전 소자에 비해 효율이 최고 35% 우수한 소자 재료 개발에 성공했다. 납과 Selenium으로 만들어진 직경 10nm 미만의 입자로 구성된 신소재로 만들어진 광전소자를 소개한 연구팀은 ‘carrier multiplica tion’으로 알려진 현상을 통해 기존의 반도체보다 많은 양의 전자를 흡수하는 특성이 있는 재료를 개발했다. 자외선 영역에 가까운 태양광선에서 신소재 광전소자는 기존의 silicon이 흡수할 수 있는 양보다 많은 에너지를 흡수, 약 2배 가량의 전자를 방출해 에너지 전화 효율이 증가하게 된다. 신소재를 이용한 광전소자는 기본적인 기능에는 변함이 없다. 광전소자를 이용한 광자(photon)의 흡수가 반도체 내부에 전자의 흐름을 야기해 전류를 발생시키고 음극과 양극으로 전이된 광자들은 전류를 만들고 나머지 광자들은 열로 전환된다. 일반적인 경우 1개의 광자는 1개의 여기자(exciton) 밖에 만들지 못하는 것으로 일려져 있다. 현재까지 개발된 광전소자의 최대 에너지 전환 효율은 32% 정도에 지나지 않아 carrier multiplication 방법을 포함한 다양한 효율 극대화 방법이 연구됐다. Carrier multiplication 방법은 1950년대부터 주장되어 왔으나 태양 에너지를 이용한 광전소자의 경우 최대 1% 정도의 에너지 효율 증가만을 기대하는 수준에 지나지 않았다. Los Alamos 연구소의 연구원들은 나노크기의 광전소자를 이용해 충돌 이온화(impact ionization) 현상을 통한 Carrier multiplication 방식의 에너지전환 효율 증가에 성공했다. 충돌 이온화 방법은 광자를 흡수한 광전소자에 의해 생성된 여기자가 열로 손실될 수 있는 에너지를 전기 에너지로 전환하는 방법이다. 기존의 광자 하나 당 1개의 여기자가 생성되는 반면 충돌 이온화를 거친 광자는 2개의 여기자를 만들어낸다. 신소재를 이용한 이론적인 실험에 성공한 연구팀은 상업용 PbSe 광전소자를 제작해 태양열 모듈을 이용한 실험에서 충돌 이온화를 이용한 carrier multiplication 방법이 실제 에너지 전환효율을 증대할 수 있다는 사실을 입증하는 과정을 남겨 놓고 있다. 효율 40% 이상의 광전소자가 개발되어 상업적으로 이용 가능하다면 기존의 전력 생산이 감소되고 전기 발전을 위한 화석연료 또는 원자력 사용이 감소되어 환경 보전뿐만 아니라 국제적 분쟁이 줄어들 수 있을 것이다