Allo stato attuale della ricerca tutti i materiali presentano limiti fisici in termini di rendimento elettrico. Ad esempio, nel caso del silicio cristallino, il grado di rendimento massimo è del 18%. Un promettente passo avanti è stato segnato però dalle cosiddette celle tandem. Realizzate in semiconduttori diversi, esse vengono associate in modo da poter sfruttare uno spettro maggiore di luce solare. Con le celle di laboratorio è già stato raggiunto un grado di rendimento superiore al 25%.