材料的光電轉換效率是有極限的。

光電轉換是透過光生伏特效應把太陽輻射能直接轉換成電能的過程。下面主要透過光電動勢材料(太陽能電池)來說明。

具有光生伏特效應的材料稱為光電動勢材料，其最主要的應用為太陽能電池。太陽能電池根據所用材料的不同，可分為：矽太陽能電池、多元化合物薄膜太陽能電池、聚合物多層修飾電極型太陽能電池、奈米晶太陽能電池、有機太陽能電池、塑膠太陽能電池，其中矽太陽能電池是發展最成熟的，在應用中居主導地位。

光電轉換效率是指單位時間內外電路中產生的電子數與單位時間內入射單色光子數之比，用來衡量太陽能電池將光能轉化為電能的能力。透過大量的研究事實證明，太陽能電池轉換效率的高低與①照射的太Sunny光強②製作電池的材料③吸收材料的禁頻寬，④工藝水平等有關。

首次計算出太陽能電池光電轉換極限效率的是肖克利-奎伊瑟（Shockley-Queisser）兩位物理學家，故太陽能電池的光電極限效率(熱力學極限效率)又叫肖克利-奎伊瑟(Shockley-Queisser)極限，見下圖：最大理論效率與吸收體禁頻寬度的關係。

不同材料的太陽能電池光電轉換極限效率不同，曲線上的最大值即為該材料的光電轉換極限效率，1961年人們就已經知道，傳統太陽能電池的光電轉化效率存在肖克利·奎伊瑟效率極限，對目前太陽能電池板廣泛使用的單層矽基太陽能電池來說，其光電轉換效率極限約為32%。

人們在提高太陽能電池的光電轉換效率的同時，不可不考慮其可行性，必須從原材料獲取的難易、材料是否有毒、對環境是否會造成汙染、製作工藝的難易、成本的高低、電池壽命的長短、安裝的難易、回收的難易程度及是否會帶出新問題等各方面來考慮。