太阳能电池板在来自太阳的光子能量（1.43eV）。在1.0 ~ 1.7 eV之间的有效带隙可以制造高效的太阳能半导体。在这个范围内，电子可以在不产生太多热量的情况下被释放出来。光子的能量随光的不同波长而变化。在金属、半导体和绝缘体中，电子受到原子力的限制，只能停留在几个能带的能量范围内，不能永久地驻留在其他区域。
太阳光的整个光谱，从红外线到紫外线，覆盖了约0.5 eV到约2.9 eV的范围。太阳能电池不能100%高效的主要原因是半导体不能对整个光谱的阳光做出反应。为了尽可能多地收集能量，人们尝试制造重叠带隙的太阳能电池板，但这种电池板的制造成本很高。
基于半导体的太阳能电池板有一个带隙，其能量相当于一个特定波长，所有能量更少的波长都会被浪费掉，对于所有具有更多能量的波长，只有与带隙相等的能量被转化为电能，剩下的转化为热量。
所以你能做的最好的就是把它设置在阳光光谱的中间，波长更短的部分只有一部分被使用，除了其他因素之外，这本身就限制了它们的效率。当然，你需要找到半导体材料，有你想要的那种带隙，所以你可以选择的有限。因此，你实际能达到的最佳效率大约是30%，而那些可负担的和实际可用的通常在20%左右。
