L'efficacité quantique ( « QE » ) donne la qualité de transformation lumière/charge pour un capteur CCD. Elle est de l'ordre de 40% pour les CCD illuminés de face. Cela représente 40 électrons générés pour 100 photons incidents.
Des efficacités quantiques supérieures à 90% peuvent être atteintes pour certaines longueurs d'onde, avec des CCD amincis et éclairés par l'arrière (les films photographiques et l'œil humain ont une efficacité quantique maximale de ...10%).
La transmittance du polysilicium chute drastiquement pour des longueurs d'ondes qui tendent vers 600nm, et pour des longueurs d'onde inférieures à 400nm, le polysilicium est opaque.
On peut également étendre le domaine de sensibilité spectrale en utilisant des phosphores disposés à la surface du CCD (Fig.19). Ces phosphores absorbent par exemple l'ultraviolet (120 à 450nm) pour réémettre dans la fenêtre de sensibilité maximale du composant (540-580nm).
Tous les capteurs CCD sont illuminés de face par principe, jusqu'à ce qu'ils soient amincis et éclairables par l'arrière. On passe alors de quelques centaines à quelques dizaines de micromètres d'épaisseur.