On définit le rendement énergétique d'une cellule par le rapport entre la puissance maximum et la puissance incidente :

avec : . E : éclairement (W/m² )

. S : surface active des panneaux (m²)

P m  est la puissance maximum mesurée dans les conditions STC (Standard Test Conditions), c'est-à-dire sous un spectre AM1.5 , une température de 25°C, et un éclairement de 1000 W/m².

Le rendement d'une cellule photovoltaïque est dans le cas général assez faible, de l'ordre de 10 à 20%. Des rendements plus importants ont été obtenus à l'aide de nouveaux matériaux (en laboratoire, l'arséniure de gallium AsGa donne des rendement supérieurs à 25%) ou de techniques expérimentales (technologies multicouches), souvent difficiles et coûteuses à mettre en ouvre.

Cependant, le matériau photovoltaïque le plus utilisé est le silicium, qui représente une solution économique. Pour de telles cellules, le rendement énergétique ne dépasse pas les 15%.

D'après les caractéristiques courant-tension et puissance-tension, on peut déduire d'autres paramètres :

•  Le courant de court circuit I cc , soit le courant débité par la cellule quand la tension à ses bornes est nulle. En pratique ce courant est très proche du photocourant I ph .

•  La tension de circuit ouvert V co , soit la tension qui apparaît aux bornes de la cellule quand le courant débité est nul.

•  Entre ces deux extrêmes, il existe un optimum donnant la plus grande puissance Pmax ou MPP(Maximum Power Point).

•  Le facteur de forme qui indique le degré d'idéalité de la caractéristique, soit le rapport :