Kvantefektiivsus näitab, kui elektriliselt valgustundlik on valgustundlik seade. Fotoreaktiivsed pinnad kasutavad sissetulevate footonite energiat elektron-augu paaride loomiseks, milles footoni energia suurendab elektroni energiataset ja võimaldab elektronil lahkuda valentsribast, kus elektronid on seotud üksikute aatomitega, ja siseneda juhtivusriba. , kus see võib vabalt liikuda läbi kogu materjali aatomvõre. Mida suurem on footonite protsent, mis fotoreaktiivse pinnaga kokku puutudes tekitavad elektron-augu paari, seda suurem on selle kvantefektiivsus. Kvantefektiivsus on paljude kaasaegsete tehnoloogiate, eelkõige elektrienergia tootmiseks kasutatavate fotogalvaaniliste päikesepatareide, samuti fotofilmide ja laenguga ühendatud seadmete oluline omadus.
Footonite energia varieerub sõltuvalt footoni lainepikkusest ja seadme kvantefektiivsus võib erinevate valguse lainepikkuste korral erineda. Materjalide erinevad konfiguratsioonid erinevad erineva lainepikkuse neelamise ja peegeldamise poolest ning see on oluline tegur, milliseid aineid erinevates valgustundlikes seadmetes kasutatakse. Kõige tavalisem päikesepatareide materjal on kristalliline räni, kuid leidub ka rakke, mis põhinevad teistel fotoreaktiivsetel ainetel, nagu kaadmiumtelluriid ja vask-indiumgalliumseleniidid. Fotofilmis kasutatakse hõbebromiidi, hõbekloriidi või hõbejodiidi kas eraldi või koos.
Suurima kvantefektiivsuse toovad kaasa laenguga ühendatud seadmed, mida kasutatakse digitaalfotograafiaks ja kõrge eraldusvõimega pildistamiseks. Need seadmed koguvad footoneid koos booriga legeeritud epitaksiaalse räni kihiga, mis tekitab elektrilaenguid, mis seejärel nihutatakse läbi kondensaatorite seeria laenguvõimendisse. Laenguvõimendi muudab laengud pingeteks, mida saab töödelda analoogsignaalina või salvestada digitaalselt. Laenguga ühendatud seadmed, mida kasutatakse sageli teaduslikes rakendustes, nagu astronoomia ja bioloogia, mis nõuavad suurt täpsust ja tundlikkust, võivad olla 90-protsendilise või suurema kvantefektiivsusega.
Päikesepatareides jagatakse kvanttõhusus mõnikord kaheks mõõtmiseks, väliseks kvanttõhususeks ja sisemiseks kvantefektiivsuseks. Väline efektiivsus on kõigi päikesepatarei tabavate footonite protsendi mõõtmine, mis tekitavad elektron-augu paari, mille element edukalt kogub. Kvantefektiivsus arvestab ainult neid rakku tabavaid footoneid, mis ei peegeldunud ära ega edastatud rakust välja. Kehv sisemine efektiivsus näitab, et liiga palju juhtivustasemele tõstetud elektrone kaotavad oma energiat ja kinnituvad uuesti valentstasemel oleva aatomi külge – seda protsessi nimetatakse rekombinatsiooniks. Halb väline tõhusus võib olla kas halva sisemise efektiivsuse peegeldus või see, et suur hulk rakku jõudvat valgust ei ole kasutamiseks kättesaadav, kuna see peegeldub rakult eemale või lastakse sellest läbi.
Kui elektronid hakkavad juhtivusriba liikuma, juhib päikesepatarei konstruktsioon nende liikumise suunda, et luua alalisvoolu elektrivool. Kuna kõrgem kvantefektiivsus tähendab, et juhtivusriba saab rohkem elektrone siseneda ja neid edukalt koguda, võimaldab kõrgem efektiivsus genereerida rohkem võimsust. Enamik päikesepatareisid on loodud selleks, et maksimeerida Maa atmosfääris kõige levinumate valguse lainepikkuste, nimelt nähtava spektri kvanttõhusust, kuigi on välja töötatud ka spetsiaalsed päikesepatareid, mis kasutavad infrapuna- või ultraviolettvalgust.