A hatékonyság javítása érdekében napelemek , növelni kell az Uoc nyitott feszültséget, az ISC zárlati áramot és az FF kitöltési tényezőt. Ez a három tényező gyakran kölcsönösen visszatartja egymást. Ha az egyiket egyoldalúan növeljük, az csökkentheti a másikat, így a teljes hatékonyság nem javul, hanem csökken. Ezért az anyagok kiválasztásánál és a folyamatok tervezésénél ezt figyelembe kell venni, és törekedni kell a három tényező szorzatának maximalizálására.

Az UOC nyitott áramköri feszültség az energiasávszélesség Pl. növekedésével növekszik, viszont a rövidzárlati áramsűrűség csökken az energiasávszélesség Pl. növekedésével. Ennek eredményeként a napelem-hatékonyság csúcsa várhatóan egy bizonyos Pl. A legnagyobb hatásfok várhatóan 1,2 és 1,6 eV közötti Eg értékű anyagok felhasználásával érhető el napelemek gyártásához. A közvetlen sávszélességű félvezetők előnyösebbek vékonyfilmes akkumulátorokhoz, mivel a felület közelében nyelnek el fotonokat.

A fotonok diffúziós hossza a hőmérséklet emelkedésével enyhén növekszik, így a fotogenerált áram is növekszik a hőmérséklet emelkedésével, de az UOC meredeken csökken a hőmérséklet emelkedésével. A kitöltési tényező csökken, így a konverziós hatásfok a hőmérséklet növekedésével csökken. A besugárzás növekedésével a zárlati áram lineárisan növekszik, a maximális teljesítmény pedig folyamatosan növekszik. A napfény napelemre való fókuszálása lehetővé teszi, hogy egy kis napelem nagy mennyiségű villamos energiát termeljen. Egy másik tényező, amely jelentős hatással van az UOC-ra, a félvezető adalékkoncentrációja. Minél magasabb a doppingkoncentráció, annál magasabb az UOC. Ha azonban a szilícium szennyezőanyag-koncentrációja magasabb, mint 1018/cm3, azt magas adalékolásnak nevezik. A nagy adalékolás okozta sávszélesség-zsugorodást, a szennyeződést nem lehet teljesen ionizálni, és a kisebbségi hordozók élettartamát lecsökkenti stb., összefoglaló néven nagy adalékhatásnak nevezzük, és szintén kerülni kell őket.