多結 (MJ) 太陽能電池是具有多個由不同半導體材料制成的 p-n 結的太陽能電池。 每種材料的 p-n 結都會響應不同波長的光而產生電流。 多種半導體材料的使用允許吸收更寬范圍的波長，提高電池的太陽光到電能的轉換效率。

傳統單結電池的xxx理論效率為 33.16%。 理論上，無限數量的結在高度集中的陽光下的極限效率為 86.8%。

截至 2008 年，傳統晶體硅 (c-Si) 太陽能電池的最佳實驗室示例的效率在 20% 到 25% 之間，而多結電池的實驗室示例在集中陽光下的效率超過 46%。 串聯電池的商業實例在一個太陽光照下廣泛可用，在 30% 的情況下，在集中的陽光下提高到 40% 左右。 然而，這種效率是以增加復雜性和制造成本為代價獲得的。 迄今為止，它們較高的價格和較高的性價比限制了它們在特殊用途上的使用，特別是在需要高功率重量比的航空航天領域。 在地面應用中，這些太陽能電池出現在聚光光伏 (CPV) 中，但除非需要更高的功率密度，否則無法與單結太陽能電池板競爭。

串聯制造技術已被用于提高現有設計的性能。 特別是，與傳統的晶體硅相反，該技術可應用于使用非晶硅的低成本薄膜太陽能電池，以生產效率約為 10% 的輕質柔性電池。 這種方法已被多家商業供應商使用，但這些產品目前僅限于某些利基角色，如屋頂材料。

傳統的光伏電池通常由摻雜硅組成，金屬觸點沉積在頂部和底部。 摻雜通常應用于電池頂部的薄層，產生具有特定帶隙能量的 p-n 結，例如。

撞擊太陽能電池頂部的光子被反射或傳輸到電池中。 如果 hν ≥ Eg，傳輸的光子有可能將它們的能量 hν 提供給電子，從而產生電子-空穴對。 在耗盡區，漂移電場 Edrift 將電子和空穴加速到它們各自的 n 摻雜和 p 摻雜區域（分別向上和向下）。 產生的電流 Ig 稱為生成的光電流。 在準中性區域，散射電場 Escatt 將空穴（電子）加速到 p 摻雜（n 摻雜）區域，從而產生散射光電流 Ipscatt (Inscatt)。 因此，由于電荷的積累，出現電位 V 和光電流 Iph。 該光電流的表達式是通過添加生成光電流和散射光電流獲得的：Iph = Ig + Inscatt + Ipscatt。

太陽能電池在光照下的 J-V 特性（J 是電流密度，即單位面積的電流）是通過將二極管在黑暗中的 J-V 特性向下移動 Iph 得到的。 由于太陽能電池設計用于提供電力而不是吸收電力，因此功率 P = VIph 必須為負。 因此，工作點(Vm，Jm)位于V＞1的區域。 0 和 Iph < 0，并選擇最大化功率的xxx值 |P|。

太陽能電池的理論性能在 1960 年代首次被深入研究，今天被稱為肖克利-奎塞爾極限。 該限制描述了任何太陽能電池設計固有的幾種損耗機制。

首先是黑體輻射造成的損失，這是一種影響xxx零以上任何物質對象的損失機制。 對于標準溫度和壓力下的太陽能電池，這種損耗約占功率的 7%。 第二種是稱為復合的效應，光電效應產生的電子與先前激發留下的電子空穴相遇。 在硅中，這又占了 10% 的功率。

然而，主要的損耗機制是太陽能電池無法提取光中的所有能量，以及它根本無法從某些光子中提取任何能量的相關問題。 這是因為光子必須有足夠的能量來克服材料的帶隙。

如果光子的能量小于帶隙，則根本不會被收集。 這是傳統太陽能電池的一個主要考慮因素，它對大部分紅外光譜都不敏感，盡管這幾乎代表了來自太陽的一半能量。 相反，能量大于帶隙的光子，比如藍光，最初將電子射出到高于帶隙的狀態。