Pour améliorer l'efficacité de panneaux solaires , il faut augmenter la tension à vide Uoc, le courant de court-circuit ISC et le facteur de remplissage FF. Ces trois facteurs sont souvent mutuellement limités. Si l'un d'eux est augmenté unilatéralement, il peut réduire l'autre, de sorte que l'efficacité globale n'est pas améliorée mais diminuée. Par conséquent, il doit être pris en considération lors de la sélection des matériaux et des processus de conception, et s'efforcer de maximiser le produit des trois facteurs.

La tension de circuit ouvert UOC augmente avec l'augmentation de la bande passante d'énergie Eg, mais d'autre part, la densité de courant de court-circuit diminue avec l'augmentation de la bande passante d'énergie Eg. En conséquence, on peut s'attendre à ce qu'un pic d'efficacité des cellules solaires se produise à un certain Eg. Le rendement le plus élevé devrait être atteint en utilisant des matériaux avec des valeurs Eg comprises entre 1,2 et 1,6 eV pour fabriquer des cellules solaires. Les semi-conducteurs à bande interdite directe sont préférables pour les batteries à couches minces car ils absorbent les photons près de la surface.

La longueur de diffusion des photons augmente légèrement avec l'augmentation de la température, donc le courant photogénéré augmente également avec l'augmentation de la température, mais l'UOC diminue fortement avec l'augmentation de la température. Le facteur de remplissage diminue, de sorte que l'efficacité de conversion diminue avec l'augmentation de la température. Avec l'augmentation de l'éclairement, le courant de court-circuit augmente de manière linéaire et la puissance maximale augmente de manière continue. La focalisation de la lumière du soleil sur une cellule solaire permet à une petite cellule solaire de générer une grande quantité d'électricité. Un autre facteur qui a un impact significatif sur l'UOC est la concentration de dopage des semi-conducteurs. Plus la concentration de dopage est élevée, plus l'UOC est élevé. Cependant, lorsque la concentration en impuretés dans le silicium est supérieure à 1018/cm3, on parle de fort dopage. Le rétrécissement de la bande interdite causé par un dopage élevé, l'impureté ne peut pas être entièrement ionisée et la durée de vie des porteurs minoritaires est réduite, etc., sont collectivement appelés effet de dopage élevé et doivent également être traités pour éviter.