Hay varios límites fundamentales. Lo divertido es descubrir formas de aprovechar de dónde provienen los límites para exprimir más la eficiencia.
Límite fundamental n. ° 1: eficiencia de absorción / conversión del material de su panel.
Gracias a la brecha de banda, los fotones de baja energía pasarán directamente con una absorción mínima, y los fotones con una energía superior a la brecha de banda se absorberán, pero toda la energía que exceda la brecha de banda se disipará como calor. en lugar de recolectado como potencial eléctrico. 
Hay formas interesantes pero costosas de tratar de superar ese límite. Una es apilar varios semiconductores juntos, comenzando con un intervalo de banda alto y bajando a un intervalo de banda bajo. Puede aumentar la eficiencia de esa manera, pero a un costo tremendo que niega por completo el punto de lo que está tratando de hacer con los paneles solares de todos modos (es decir, generar electricidad con un costo competitivo). 
Fuente de la imagen: Sharp alcanza una eficiencia de conversión récord con la nueva célula solar | TechCrunch
Al usar un truco como ese, el récord de mayor eficiencia es de aproximadamente el 37%. Increíble, pero super, super caro.
Límite fundamental # 2: Reflexión y dispersión de los paneles.
Cuando la luz golpea una superficie, hay tres cosas que suceden.
1) Transmisión. Para paneles solares, esto es deseable: desea que la luz viaje a través de la superficie para ser absorbida dentro del semiconductor.
2) Reflexión. Esto se debe a la diferencia del índice de refracción entre el aire y el silicio / otro semiconductor o el vidrio que contiene. 
La eficiencia óptima de transmisión ocurre donde el ángulo de la luz incidente es más pequeño. Cuanto mayor es el ángulo, más luz se refleja. Además, cuanto mayor es la diferencia en el índice de refracción, más luz se refleja.
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Esto se puede mejorar bastante mediante el uso de pilas dieléctricas antirreflectantes, pero generalmente son de banda estrecha, solo eliminan la reflexión de una pequeña parte del espectro y solo en ángulos específicos.
Otro truco es usar una geometría de superficie más interesante para aumentar el número de ángulos y el área efectiva del panel, pero nuevamente no es barato. Echa un vistazo a la célula solar PERL: 
Fuente de la imagen: células solares de alta eficiencia
Esto puede obtener hasta un 23% de eficiencia, significativamente mejor que el ~ 10% -15% que es más típico de una celda estándar. Más caro que una celda convencional, pero al menos es más barato que la pila de semiconductores.
3) Dispersión. Cuando la luz incide en una superficie imperfecta (y a nivel atómico la superficie no es perfecta, incluso si es un buen plano atómico), parte de la luz se dispersa. Cuanto peor es la superficie, más dispersión hay y, por lo tanto, menos luz ingresa al bulto para su absorción.
Límite fundamental # 3: extracción de electricidad.
No es una simple cuestión de * poof * tanto poder. Tiene que lidiar con la ley de Ohm (V = IR) y las leyes de Kirchoff en el lado de la carga, y en el lado del generador hay una práctica y pequeña relación intravenosa. Con una carga óptima, puede convertir casi el 100% de la energía generada por el panel en electricidad, pero si cambia la carga, terminará como una generación de energía realmente horrible.
Fuente: voltaje de circuito abierto
El truco con la generación de energía solar es que la potencia de salida óptima para una matriz solar no coincidirá siempre y para siempre con el consumo de energía V = IR. Eso reducirá la eficiencia de la generación a lo grande.
En última instancia, la eficiencia de conversión de energía no es lo que impulsa la innovación en energía solar. La economía es.
Se trata de cuánto dinero cuesta por vatio o por unidad de energía. En los sistemas con espacio limitado (como el generador de energía de un satélite) tiene mucho sentido aprovechar la mayor eficiencia de energía posible, incluso a un costo de miles de dólares por vatio, pero para la generación de energía convencional se trata de cuánto dinero que tiene que dejar caer por vatio. No veo mucho terreno para perseguir una mayor eficiencia; lo veo todo en la búsqueda de formas de fabricar paneles a un precio más bajo por vatio.
