成功创新光电半导体器件在很大程度上取决于电荷和激子(电子空穴对)在特定方向上的移动，以产生燃料或电能。

在光合作用中，色素分子吸收太阳能并将其转移到反应中心，在那里能量被转换和利用。在此过程中，光子会产生电子-空穴对，必须将其分离才能引发化学反应。

受自然光合作用过程的启发，美国国家可再生能源实验室 (NREL) 的研究人员开发出一种混合维度 (2D/1D/2D) 三层半导体，以实现激子解离。激子解离步骤是激发电子-空穴对的分裂和空间分离，是一种微观过程，对光伏系统的性能至关重要。

研究人员在《ACS Nano》上发表的题为“混合维纳米级三层中的超快电荷传输级联”的论文中详细介绍了这一研究成果。

随着清洁能源转型的推进，将阳光转化为电能的光伏系统的进步至关重要。光伏系统依靠光激活分离的电子空穴对来驱动外部电路。

国家可再生能源实验室的研究生研究员亚历克西斯·迈尔斯 (Alexis Myers) 说：“在这项研究中，我们能够创建光激活电子空穴对，并将它们分离很长时间，比以前报道的类似系统的时间更长。”

低维材料为激子转移研究提供了机会

量子限制低维材料(如二维(2D)过渡金属二硫属化物(TMDC)和一维(1D)单壁碳纳米管(SWCNT))的多样且可调的电子和光学特性使其成为电荷和激子转移基础研究的主要候选材料。