A napkollektorok hőtechnikai minőségét, jóságát a hatásfokuk fejezi ki, ezért ezt kellene az egyes gyártmányok esetében összehasonlítani, persze csak akkor, ha azt szabatosan, a valóságnak megfelelően adták meg. Tovább bonyolítja a döntést, hogy a napkollektorok milyensége nem írható le egyetlen számmal, a matematikát kell segítségül hívnunk ahhoz, hogy megalapozott döntést hozzunk.

Napkollektorok esetében a hatásfok azt mutatja meg, hogy egy adott üzemállapot esetén a napkollektor milyen részarányban tudja hasznosítani a felületére érkező napsugárzást. Ennek megfelelően a hatásfok képlete:

η=Q_H/G

ahol:

Q_H: a napkollektor által leadott, hasznos hőteljesítmény [W/m²],

G: a napkollektor felületére érkező napsugárzás [W/m²].

A fenti definíció szerinti hatásfok nem adható meg egyetlen számmal, mivel értéke a körülmények -hőmérsékleti viszonyok és a napsugárzási adatok -függvényében pillanatról pillanatra változik. Borult, hideg idő esetén, a napkollektor hatásfoka nulla, amíg meleg, derült idő esetén akár 70-80 százalék is lehet. Ezért a napkollektorok hatásfokát pontosan csak matematikai egyenlettel, illetve ennek grafikus képével, a hatásfokgörbével lehet megadni. A hatásfok szabványos megadási módja az EN 12975-1:2006 számú európai szabvány szerint:

η = η₀ -a₁ × X -a₂ × G × X²

ahol:

η₀: a kollektor optikai hatásfoka [-], 

a₁: az elsőfokú hőveszteségi együttható [W/(K×m²)],

a₂: a másodfokú hőveszteségi együttható [W/(K2×m²)],

X: a hatásfok független változója:

X = (t_koll - t_lev)/G [(K×m²)/W],

t_koll: a kollektor közepes hőmérséklete

t_koll= (t_ki + t_be)/2 [K],

tki: a kollektorból kilépő hőhordozó közeg hőmérséklete [°C],

tbe: a kollektorba belépő hőhordozó közeg hőmérséklete [°C],

tlev: a környezeti levegő hőmérséklete [°C],

G: a kollektor felületére érkező globális napsugárzás [W/m²].

A kollektorok hatásfoka a fenti képlet szerint akkor határozható meg egyértelműen, ha megadják η₀, a₁, és a₂ értékét. Ez a megadási mód lehetővé teszi a különböző napkollektorok összehasonlítását.

η 0, a₁ és a₂ értékét méréssel lehet meghatározni.

Napkollektorok hatásfokgörbéje 1. ábra

Egy jellemzően alkalmazott szelektív síkkollektor hatásfokgörbéje az 1. ábrán látható. Az ábra alapján megállapítható, hogy a kollektorok hatásfoka akkor maximális, ha a független változó, X értéke nulla. Ez pedig csak akkor lehet, ha X képletében a számláló értéke nulla, vagyis a kollektorok hőmérséklete éppen megegyezik a környezeti levegő hőmérsékletével. Ezt a pontot nevezik optikai hatásfoknak, mivel itt nincs hőveszteség, a veszteségek csak optikai jellegűek, az üvegfedés fényáteresztő képességétől és az elnyelőlemez napsugárzás-elnyelő képességétől függenek. Ezt a magas optikai hatásfokot szokták tévesen megadni a kollektorok hatásfokaként.

De gondoljuk csak meg, mikor fordulhat elő ez az üzemállapot? A levegő hőmérséklete még nyáron is csak többnyire 20-30 °C, a kollektorok hőmérséklete pedig csak akkor lehet ugyanennyi, ha maximum 10–20 °C-os vizet fűtenek.

Természetesen lehet ilyen üzemmód nyáron, a hálózati hideg víz előmelegítésekor, vagy medencék fűtésekor, de általában nem ez a jellemző. Ezért félrevezető, ha a kollektorok hatásfokaként a maximális, optikai hatásfokot adják meg.

Más adat, például a kollektorok teljesítményének feltüntetése nem alkalmas az összehasonlításra. A kollektorok teljesítménye ugyanúgy, mint a hatásfok pillanatról pillanatra változik. Értéke nemcsak a kollektorok jóságától, hanem a napsugárzás erősségétől és a hőmérséklet viszonyoktól is függ. Ha a maximális teljesítményt adnánk meg, például 1000 W/m² napsugárzásra és X = 0 értékre vonatkoztatva, akkor az ugyanúgy félrevezető lenne, mint az optikai hatásfok megadása hatásfokként. 

A kollektorok hatásfokának összehasonlításánál fontos azt is tisztázni, hogy a hatásfokot a kollektorok milyen felületére adták meg. A hatásfok definíciójában ugyanis az szerepel, hogy az a hasznosított hőmennyiség és a kollektorok felületére érkező napsugárzás arányát fejezi ki. De a kollektorok milyen felületére kell számítani a napsugárzást? Kollektoroknál általában három felületet különböztetnek meg: bruttó (teljes), abszorber és szabad üvegfelületet. Ezek arányát síkkollektor esetében a 2. ábra szemlélteti. Régebben a kollektorok hatásfokát általában az abszorberfelületre vonatkoztatva adták meg, jelenleg azonban már inkább a szabad üvegfelületet veszi figyelembe. Ami annak a felületnek a vetülete, amelyen keresztül a napsugárzás bejut a kollektor belsejébe. Napkollektorok felületei 2. ábra

Ha a kollektorok hatásfokát mindenképpen egy számmal szeretnénk jellemezni, akkor erre a legalkalmasabb az úgynevezett "jellemző hatásfok" lehet. Ez a hatásfok értéke a független változó, X = 0,05 értékénél. Azért nevezik jellemző hatásfoknak, mert az ebben a pontban lévő üzemállapot viszonylag jól jellemzi a kollektorok leggyakoribb üzemmódját. Például X értéke akkor 0,05, ha a kollektor hőmérséklete 60 °C, a levegő hőmérséklete 20 °C, a napsugárzás értéke pedig 800 W/m². A jó minőségű kollektorok jellemző hatásfoka általában 50-60 százalék körüli értékű.

A megfelelő pontosságú mérés meglehetősen költséges berendezést igényel, ezért Európában csak néhány akkreditált intézet van, amelyik alkalmas a hatásfok kimérésére. Az egyes gyártók ezen intézetek mérési jegyzőkönyvei alapján adják meg az általuk gyártott napkollektor hatásfokát. Ha a gyártó vagy forgalmazó gyanúsan jó hatásfokot ad meg, ugyanakkor nem közli, hogy ezt melyik intézet milyen számú tanúsítványa alapján teszi, akkor ezeket az adatokat célszerű kétkedéssel fogadni. Fontos az is, hogy a független vizsgálóintézetek ma már nem a gyártók által bevitt napkollektorokat vizsgálják, hanem a vizsgálatnak alávetett napkollektort ők választják ki véletlenszerűen, előre nem meghatározott időpontban a gyártó raktárkészletéből.