Eine Tandem-Solarzelle ist eine Mehrfach- oder Stapelsolarzelle. Sie besteht aus zwei übereinander angeordneten Solarzellen, die das Wellenlängenspektrum des Sonnenlichts besser ausnutzen und daher einen höheren Wirkungsgrad erreichen. Dieser liegt bei über 30 %.
Einschichtige Solarzellen bevorzugen in Abhängigkeit vom Halbleitermaterial bestimmte Wellenlängenbereiche. So liegt die höchte Lichtausbeute von Silizium-Solarzellen im Wellenlängenbereich zwischen 600 nm und 1.000 nm. Also im Rotbreich und bei Infrarot. Das bedeutet, dass blaues Licht und UV-Licht nicht in Elektrizität umgesetzt wird. Anders ist es bei mehrschichtigen Solarzellen wie der Tandem-Solarzelle. Sie besteht aus unterschiedlichen III-V-Verbindungshalbleitern, die für die verschiedenen Wellenlängen optimale Bandlücken aufweisen. Die obere Schicht ist aus kristallinem Silizium und nutzt die Rotanteile des Sonnenlichts für die Lichtausbeute. Sonnenlicht mit kürzeren Wellenlängen passiert die Siliziumschicht und trifft auf die darunter liegende Halbleiterschicht, die Wellenlängen im Blau- und UV-Bereich absorbiert und somit zur Lichtausbeute beiträgt. Für Wellenlängen zwischen 300 nm und 600 nm von Ultraviolett bis Gelb eignen sich besonders Galliumarsenid ( GaAs) und Indiumgalliumphosphid (InGaP).
Bei der Tripel-Solarzelle sind drei Halbleiterschichten übereinander gestapelt, von denen jede einen unterschiedlichen Spektralbereich abdeckt. Sie werden in Dünnschichttechnik aufgebaut und nutzen den Spektralbereich des Sonnenlichts optimal aus. Tripel-Solarzellen bei denen die Sonneneinstrahlung mit Fresnel-Linsen gebündelt wird, erreichen Wirkungsgrade von 40 % und darüber.