יעילות של תא שמש מוגדרת כיחס בין כמות ההספק החשמלי המופקת מהתא, לעומת כמות האנרגיה של קרינת השמש הנופלת על התא.
יעילות תא שמש מוגבלת על ידי תהליכי בליעה ואיבודים של הקרינה האלקטרומגנטית הפוגעת בתא.
הגורם העיקרי המגביל את יעילות תאי השמש, הוא חוסר היכולת לנצל את כל ספקטרום אורכי הגל המגיעים מהשמש.
קיימים מוצרים ראשונים של תאי שמש בעלי מספר צמתי p-n, מחומרים שונים (Multi-Junction), כך שאורכי גל שונים נבלעים בצמתים שונים וכך גדלה יעילותו הכוללת של תא השמש.
כדי להפוך את תאי השמש למוצר לשימוש המוני, יש להקטין את עלויות הייצור שלהם, ולהעלות את היעילות של המרת האנרגיה שלהם. יעילות ההמרה של תא שמש נקבעת על פי:
- סוג החומרים מהם מורכב תא השמש.
- האלקטרודות המורכבות על תא השמש (שמסתירות את הקרינה מלהגיע לחומר).
- עובי החומר בו נבלעת קרינת השמש הפוגעת.
יעילות של 40% הושגה בתאי שמש ניסיוניים במעבדה, ויעילות של 12% מקובלת במוצרים הנמכרים לצרכנים.
למתקדמים:
בשנת 1961, חישבו 2 חוקרים, את גבול היעילות של תא שמש בעל צומת יחיד של p-n.
שמות החוקרים:
William Shockley, Hans Queisser,
ועל שמם נקרא גבול תיאורטי זה:
Shockle-Queisser (= S-Q) Limit.
עבור סיליקון, שפער האנרגיה שלו 1.1 אלקטרון וולט, היעילות המכסימלית היא 29.7%.
עבור חומר שפער האנרגיה שלו 1.34 אלקטרון וולט, היעילות המכסימלית היא 33.7%.
עקב הבליעה הנמוכה יחסית של סיליקון, חייבים להשתמש בשכבה עבה, ולכן תא השמש קשיח.
מחומרים כגון: קדמיום טלוריד (CdTe = Cadmium Telluride), או נחושת-אינדיום-גליום דיסלניד (CIGS = Copper Indium Gallium Diselenide), ניתן ליצור תאי שמש בשכבות דקות, ובכך להקטין את כמות חומרי הגלם הנדרשים, ולהוזיל את עלויות הייצור.
