Le celle fotovoltaiche tradizionali a singola giunzione PN (Silicio o Arseniuro di Gallio) permettono efficienze massime del 25% per la luce solare. Tale limite è dovuto al fatto che i fotoni con energia inferiore o molto maggiore a quella di soglia per la giunzione in oggetto, detta Energy Gap, che vale circa 1.1 eV in Si e circa 1.4 eV in GaAs, non producono coppie eletrone-lacuna e quindi non contribuiscono alla generazione di fotocorrente.

Per questa ragione la ricerca si è orientata alla produzione di celle fotovoltaiche multigiunzione con più strati di semiconduttori diversi con diversi valori di Energy Gap, che consentono di massimizzare l'effetto fotoelettrico per fotoni di diverse lunghezze d'onda. Con tali dispositivi si ottengono efficienze superiori al 35%.

Circa la dipendenza della efficienza dallo spettro della luce incidente: per luce prodotta da sorgenti a filamento (lampade a incandescenza), la situazione è simile a quella relativa allo spettro solare (si tratta di spettri bene approssimati a quello del corpo nero, anche se con temperature diverse, circa 3000 gradi per le lampadine e circa 6000 gradi per il Sole), con la differenza che il picco dello spettro solare è a energia maggiore (nelle lunghezze d'onda della luce visibile) rispetto al picco dello spettro delle lampade a filamento (che si trova nell'infrarosso).

L'efficienza di una cella a silicio è leggermente maggiore per luce emessa da una lampada a incandescenza che per la luce solare.

Diverso è il caso della luce emessa da lampade fluorescenti (note anche come lampade al neon) che hanno uno spettro piccato maggiormente nel visibile senza la coda nella regione infrarossa (per cui sono anche dette lampade fredde).