单重态裂变是一种量子力学，可以使硅光伏电池的效率突破理论上的障碍。它包括分子和分子聚合体中的一个光物理过程，即由辐照产生的单子激子分裂成两个三重态激子，这意味着一个光子或光粒子在被太阳能电池吸收时可以产生两个电子－空穴对，而不是通常的那种。

澳大利亚新南威尔士大学（UNSW）的一组科学家正在努力将单线态裂变整合到传统的晶体硅（C－Si）太阳能电池中。新南威尔士大学教授Nicholas Ekins－Daukes表示：“2012年，本研究的共同作者确定了极限单色裂变光伏的最终效率为45．9％。实际上，我们希望在硅片上达到30％以上的效率。”

该小组声称，已经发现单线态裂变增强型太阳能电池与传统的晶体硅太阳能电池相比，不仅可以提供更高的能量产量，而且还具有更低的工作温度和更低的退化水平。

澳大利亚研究小组解释道，即使发生单重裂变层退化该技术的优势仍然存在，因为它不会影响其透明度，太阳能电池将恢复到其通常的性能水平，但在四氯乙烯层的稳定期限内，获得了改善能量产量的好处。单线态裂变太阳能电池是用单个分子膜和沉积在传统硅太阳能电池正面的中间层制成的。据称，在最初的五年里，它能够在比传统C－Si电池更低的温度下运行。

当被问及拟议技术成本时，Ekins－Daukes说有机会建立基于单一分子层的设备，这些分子层小心翼翼地沉积在硅光伏电池上，类似于硅串联电池结构。这项新技术可以建立在对硅电池制造的巨大投资之上，并且可以在空间有限的情况下加以利用，比如在太阳能电动汽车上。Ekins－Daukes进一步解释说：“它们在光谱的高能量部分的增强性能也使它们在红光和红外光减弱的情况下十分理想。”