Il grado di rendimento di un impianto fotovoltaico indica la percentuale di energia captata e trasformata rispetto a quella totale giunta sulla superficie del modulo stesso e può essere quindi considerato un indice di correlazione tra watt erogati e la superficie occupata.

I rendimenti sono suscettibili di variazioni anche sostanziali in base a:
- caratteristiche e prestazioni dei diversi materiali (monocristallino, policristallino, amorfo), degli inverter e degli altri componenti dell’impianto
- corretta esposizione all’irraggiamento solare dei moduli (le condizioni ottimali per l'Italia sono: esposizione SUD - ma anche a SUD-EST o SUD-OVEST garantiscono buoni risultati)
- inclinazione dei moduli (30-35 gradi quella ottimale) ed eventuali ombreggiamenti temporanei
- temperatura di esercizio dei materiali, che tendono ad "affaticarsi" in ambienti troppo caldi
- composizione dello spettro di luce.

Il silicio. Se nei pannelli ad uso aerospaziale i rendimenti hanno raggiunto e superato anche il 50%, valori attualmente riscontrabili nei prodotti commerciali di massa a base silicea si attestano intorno al:
16-19% nei moduli in eterogiunzione
13-16% nei moduli in silicio monocristallino
11-15% nei moduli in silicio policristallino
10% nei moduli in silicio microsferico
6-7% nei moduli in silicio amorfo.

Per il futuro prossimo i mercati stimano un rendimento medio dei moduli piani al 23% nel 2020 e al 25% nel 2030. Il potenziale a lungo termine si stima nell’ordine del 40%.

Ne consegue che a parità di produzione elettrica richiesta, la superficie occupata da un impianto fotovoltaico amorfo sarà più che doppia rispetto ad un equivalente campo fotovoltaico cristallino. Per aumentare la producibilità dei sistemi del 20-30%, è tuttavia possibile montare i pannelli su supporti ad orientamento variabile (mono o biassiali), in grado di seguire costantemente lo spostamento del sole (impianti a inseguimento).

Temperature d'esercizio. Meglio al fresco! Spesso si trascura il fatto che gli impianti fotovoltaici funzionano al meglio ad una temperatura di 25°C. Se pensiamo che già alle nostre latitudini si possono raggiungere in estate temperature vicine ai 40 °C (e sulle coperture di certi edifici anche i 50-60 °C) è facile capire come il rendimento dell'impianto possa lievemente diminuire a causa del riscaldamento dei moduli. Nelle comuni celle al silicio, il calo di efficienza è pari a circa 0,4% per °C. Le temperature più fresche dei paesi nord europei compensano, di fatto, il livello inferiore di irraggiamento di quelle aree.

L'età dell'impianto. Un altro fattore che influisce sul rendimento di un modulo è il suo decadimento di prestazione a causa del naturale affaticamento dei materiali, con valori che possono raggiungere mediamente circa l’1% su base annua. Per garantire la qualità dei materiali impiegati, è prassi comune che i produttori coprano con un'opportuna garanzia il calo di rendimento del pannello nel tempo. La garanzia oggi più comune è del 90% sul nominale per 10 anni e dell'80% sul nominale per 20 anni. E’ bene richiedere sempre la garanzie dei prodotti al momento dell’acquisto. I moduli fotovoltaici odierni hanno una vita stimata di 40-50 anni circa, anche se è plausibile ipotizzare che vengano dismessi dopo un ciclo di vita di 25-30 anni, a causa dell'obsolescenza della tecnologia dell’intero sistema dell’impianto.

Il corretto dimensionamento. Gli impianti fotovoltaici sono caratterizzati da una “potenza di picco” indicata con kWp. Per avere un’idea della potenza di picco da installare per consentire una copertura totale del fabbisogno annuo di energia elettrica di una determinata utenza (ad esempio una singola famiglia o una azienda) si deve dividere il consumo annuo energetico dell’utenza per 1.200: consumo annuo pari a 3.000 kWh : 1.200 = 2,5 kWp. Ad esempio, considerando pari a 3000-4000 kWh/anno il consumo medio italiano di elettricità di una abitazione monofamiliare, un sistema fotovoltaico per uso domestico in una città del nord Italia dovrebbe avere una potenza compresa tra i 2,5 e i 3,3 kWp (leggermente minore al centro e al sud Italia per la loro maggiore insolazione). Per avere una potenza nominale installata di 1 kWp sono necessari in genere da 8m2 (per i moduli più efficienti) a 15 m2 (per i moduli meno efficienti). I moduli fotovoltaici in silicio cristallino più comuni hanno dimensioni variabili da 0,5 m2 a 1,5 m2 (a volte anche 2,5 m2 in esemplari per grandi impianti). Per un impianto da 3 kWp servono, quindi, almeno 20-24 m2 di superficie disponibile.

Il corretto dimensionamento di un impianto fotovoltaico è comunque il risultato di un calcolo più complesso che tiene conto di molteplici e variabili fattori: radiazione solare del sito in esame; altitudine e caratteristiche climatiche; esposizione dell’edificio e/o del terreno; superficie disponibile all’impianto; inclinazione e orientamento dei moduli; fattore di conversione del modulo fotovoltaico utilizzato; assemblaggio elettrico del sistema; periodo di utilizzo dell'impianto (sempre, solo fine settimana, periodi di vacanza, ecc. ); utilizzatori che verranno impiegati e loro potenza; tensione di alimentazione dell’impianto (12, 24, 220 Volt).