Durch was wird der Wirkungsgrad von Sonnenkollektoren eingeschränkt?
 von der Absorption in der Atmosphäre, über die Materialeigenschaften der kristallinen Zellen bis zum ohmschen Widerstand der Fotovoltaikanlagen
Energie
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=== Sonnenenergie ===
Auch die Sonnenenergie, die durch Strahlung auf die Erde gelangt, erfährt auf dem Weg bis zur Erdoberfläche einen Exergieverlust. Während die innere Energie der Sonne bei rund 15 Millionen K noch praktisch aus reiner Exergie besteht, strahlt die Sonne mit einer Oberflächentemperatur von rund 6000 K auf die Erdoberfläche, deren Temperatur mit ca. 300 K anzusetzen ist. Durch Konzentration der Sonnenstrahlen in einem Kollektor käme man also – auch im Hochgebirge, wo die Absorption durch die Erdatmosphäre kaum eine Rolle spielt – über die Temperatur der Sonnenoberfläche nicht hinaus. Es ergäbe sich über den Carnot-Faktor ein Wirkungsgrad von ca. 95 %. Dann würde allerdings keine Energie mehr übertragen. Das thermodynamische Limit liegt darunter bei einer Absorbertemperatur von 2500 K mit einem Wirkungsgrad von ca. 85 %. In der Praxis kommen dissipative Verluste hinzu, angefangen von der Absorption in der Atmosphäre, über die Materialeigenschaften der kristallinen Zellen bis zum ohmschen Widerstand der Fotovoltaikanlagen, sodass bis heute nur Wirkungsgrade von weniger als 20 % erreicht werden können. Der höchste derzeit erreichte Wirkungsgrad ist 18,7 %.
Sonnenenergie
Weltweit verfügbare Sonnenenergie. Die Farben in der Karte zeigen die örtliche Sonneneinstrahlung auf der Erdoberfläche gemittelt über die Jahre 1991–1993 (24 Stunden am Tag, unter Berücksichtigung der von Wettersatelliten ermittelten Wolkenabdeckung).Zur Deckung des derzeitigen Weltbedarfs an Primärenergie allein durch Solarstrom wären die durch dunkle Scheiben gekennzeichneten Flächen ausreichend (bei einem Wirkungsgrad von 8 %).
Sonnenstrahlung Karte – Deutschland
Als Sonnenenergie oder Solarenergie bezeichnet man die Energie der Sonnenstrahlung, die in Form von elektrischem Strom, Wärme oder chemischer Energie technisch genutzt werden kann. Sonnenstrahlung ist dabei die elektromagnetische Strahlung, die auf der Sonnenoberfläche wegen ihrer Temperatur von ca. 5500 °C als Schwarzkörperstrahlung entsteht, was letztlich auf Kernfusionsprozesse im Sonneninneren (das Wasserstoffbrennen) zurückgeht. 
Die Sonnenenergie lässt sich sowohl direkt (z. B. mit Photovoltaikanlagen oder Sonnenkollektoren) als auch indirekt (z. B. mittels Wasserkraftwerken, Windkraftanlagen und in Form von Biomasse) nutzen. Die Nutzung der Solarenergie ist ein Beispiel für eine moderne Backstop-Technologie. Wirkungsgrad Solarthermie
Sonnenenergie
Weltweit verfügbare Sonnenenergie. Die Farben in der Karte zeigen die örtliche Sonneneinstrahlung auf der Erdoberfläche gemittelt über die Jahre 1991–1993 (24 Stunden am Tag, unter Berücksichtigung der von Wettersatelliten ermittelten Wolkenabdeckung).Zur Deckung des derzeitigen Weltbedarfs an Primärenergie allein durch Solarstrom wären die durch dunkle Scheiben gekennzeichneten Flächen ausreichend (bei einem Wirkungsgrad von 8 %).
Sonnenstrahlung Karte – Deutschland
Als Sonnenenergie oder Solarenergie bezeichnet man die Energie der Sonnenstrahlung, die in Form von elektrischem Strom, Wärme oder chemischer Energie technisch genutzt werden kann. Sonnenstrahlung ist dabei die elektromagnetische Strahlung, die auf der Sonnenoberfläche wegen ihrer Temperatur von ca. 5500 °C als Schwarzkörperstrahlung entsteht, was letztlich auf Kernfusionsprozesse im Sonneninneren (das Wasserstoffbrennen) zurückgeht. 
Die Sonnenenergie lässt sich sowohl direkt (z. B. mit Photovoltaikanlagen oder Sonnenkollektoren) als auch indirekt (z. B. mittels Wasserkraftwerken, Windkraftanlagen und in Form von Biomasse) nutzen. Die Nutzung der Solarenergie ist ein Beispiel für eine moderne Backstop-Technologie. Wirkungsgrad

== Wertebereich ==
Der theoretisch mögliche Wertebereich geht von 0 bis 1 bzw. 0 bis 100 %. Der höchste Wert (1 bzw. 100 %) kann in der Praxis bei Maschinen nicht erreicht werden, weil bei allen Vorgängen Energie durch Wärme oder Reibung in thermische Energie umgewandelt wird.
Bei Wärmekraftmaschinen wird der Wirkungsgrad zusätzlich durch den Abgasverlust begrenzt und kann niemals den idealen Wirkungsgrad des Carnot-Prozesses übersteigen.
Ein Wirkungsgrad größer 1 entspräche einem Perpetuum Mobile erster Art, was gegen den Energieerhaltungssatz verstößt. Vorrichtungen, die mehr Energie abgeben, als sie aufnehmen oder gespeichert haben, sind nicht möglich.
Wirkungsgradvergleiche zwischen Geräten unterschiedlicher Technologie sind nur dann aussagekräftig, wenn alle Energieströme in die Berechnung einbezogen werden. Bei vielen Technologien beziehen sich aber selbst normgerecht ermittelte Wirkungsgradangaben nur auf die durch die jeweilige Technik maximal erschließbare Energie, beispielsweise werden bei Kaminöfen die typischen Wirkungsgradangaben nicht auf die vollständige Verbrennungsenthalpie bezogen, sondern auf den geringeren Heizwert des Holzes. Werden Geräte in Bezug auf den Wirkungsgrad verglichen, dann kann es wegen eigentlich unzulässiger Ansetzung eines gleichen Bezugsrahmens zu Wirkungsgradangaben über 1 kommen. Beispielsweise wird bei Heizkesseln mit Brennwert-Technik oft ein fiktiver Kessel-Wirkungsgrad > 1 angegeben, wenn bei Bezug auf den Heizwert wie bei konventioneller Verbrennung die zusätzlich gewonnene Kondensationswärme hinzu gerechnet wird. Solarthermie

=== Fallwindkraftwerk ===
Im Unterschied zum o. g. Solarturm benötigen Fallwindkraftwerke keine Sonnenkollektoren am Boden, die die Sonnenenergie auf einen bestimmten Punkt konzentrieren. Bei diesem Prinzip wird lediglich ein hoher Kamin verwendet, in dessen oberem Teil Wasser eingesprüht wird. Das verdunstende Wasser entzieht der Luft Wärme, diese kühlt sich um etwa 12 °C gegenüber der Außenluft ab und fällt innerhalb des Kamins mit Geschwindigkeiten bis 20 m/s nach unten.
Am Fuß des Kamins ist wie beim Solarturm-KW eine mit einem Generator gekoppelte Turbine installiert, die durch den künstlich erzeugten Wind angetrieben wird. Die besten und stetigsten Bedingungen für diesen Kraftwerkstyp finden sich im Bereich der Rossbreiten, da hier das ganze Jahr trockene und warme Luft zur Verfügung steht. Aufgrund der indirekten Sonnennutzung funktioniert die Technologie auch nachts. Türme mit etwa 1.200 m Höhe und 400 m Durchmesser sollen an geeigneten Standorten Leistungen von bis zu 900 MW erreichen oder eine Netto-Leistung von ca. 600 MW zu ungefähr 2/3 des Jahres bereitstellen können. Fallwindkraftwerke kämen damit auf eine Leistung und Betriebsdauer, die mit konventionellen fossilen und atomaren Kraftwerken vergleichbar ist. Der Wirkungsgrad erreicht zwar nur etwa 2,5 %, ist aber aufgrund der „unendlichen“ und kostenlosen Ressource „warme Luft“ finanziell unerheblich, allerdings wird dadurch eine größere Fläche benötigt. Etwa 1/3 der erzeugten Bruttoelektrizität wird als Pumpenergie benötigt, um das zu verdampfende Wasser auf die Spitze des Kamins zu transportieren. Da sich der Wirkungsgrad bei kleineren Anlagen deutlich verschlechtert, führt dies dazu, dass nur große Anlagen wirtschaftlich tragfähig erscheinen. Fallwindkraftwerke existieren derzeit nur als Konzept. Eine Realisierung wird in Israel vorangetrieben, scheitert aber im Moment an fehlenden finanziellen Ressourcen.