提高太阳能电池效率的一种方法是分割光谱，并使用针对光谱的每个部分进行优化。
串联叠层太阳能电池。添加更多器件可以将每个器件优化到更窄的频谱，从而提高整体效率。
叠层太阳能电池可以是单个电池或通过串联连接。串联电池的制造更简单，但流经每个电池的电流相同，因此这限制了可利用的带隙。串联电池最常见的排布是将它们单向连接，便可将所有电池看作在衬底上每层叠加，并通过隧穿结连接起各个电池。
AM1.5G 光谱，无聚光情况下两结叠层的最大效率为 47%。在峰值效率下，顶部电池的带隙为 1.63 eV，底部电池的带隙为 0.96 eV。
随着带隙数量的增加，堆层的潜在效率也将增加。但现实中，并不存在具有由任意材料组成，并具有指定带隙且高质量的半导体。
理想太阳能电池堆层的效率与带隙数量的关系 1。这里使用的光谱是直接光谱（AM 1.5D），其中排除了散射辐射。
- 1. , “Analysis of tandem solar cell efficiencies under {AM1.5G} spectrum using a rapid flux calculation method”, Progress in Photovoltaics: Research and Applications, vol. 16, pp. 225–233, 2008.
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