高性能的多结太阳电池主要在像太空开发等特别重视转换效率的地方，在地面的一半民用场合，人们也在考虑用透镜和聚光镜把光聚集到小面积的多结太阳能光伏发电系统。这样的聚光型太阳电池系统在2个PN结的条件下转换效率约为33%，3个PN结的条件下转换效率为39%。其他还有多个非晶硅薄膜太阳电池重叠形成的多结太阳电池，这种电池已经已经达到实用水平。通过改变非晶硅的带隙的非晶硅薄膜电池重叠在一起，这样形成的多结太阳电池与单结的非晶硅太阳电池相比，可以大幅度提高转换效率。
       太阳电池的转换效率最高可以达到多少？在我们周围经常见到的太阳电池通常只有一个PN结，这种结构也称单结太阳电池。单结太阳电池转化效率的理论极限是由半导体材料的带隙，也就是禁带宽度决定的，一般认为大约只有30%,为了进一步提高太阳电池转换效率的理论极限，有几种方法可以考虑。其中现在已经达到实用的方法是采用具有多个PN结的多结太阳电池。太阳光包含从紫外线到红外线的各种波长的光，波长越短，光的能量越大，太阳电池吸收后产生的电压也越高。以往的研究表明，短波长的光被带隙大的太阳电池材料吸收，长波长的光被带隙小的太阳电池材料吸收。如果把带隙不同的多个太阳电池重叠在一起就形成了多结太阳电池，这样可以吸收的光波长范围就会扩大，因此转换效率也相应提高。根据计算，其理论转化效率可以超过60%。