Dva glavna načina generiranja električne energije iz sunca su tankoslojni fotonaponski (PV) i razne vrste kristalnog silicija. Tanki film PV uključuje premazivanje materijala supstrata jednim ili više poluvodičkih spojeva. Ovi tanki filmovi se obično sastoje od amorfnog silicija, bakrenog indij galij selenida ili kadmij telurida. Drugi tankoslojni fotonaponski sustavi koriste boje ili organske spojeve. Svaki od ovih materijala može u osnovi koristiti sunčevu svjetlost za stvaranje električne energije kroz fotonaponski proces.
Neke od prvih tankoslojnih PV ćelija korištene su za napajanje male elektronike poput kalkulatora. Tehnologija je od tada unaprijeđena, a jeftine tankoslojne PV ćelije mogu u nekim okolnostima osigurati električnu energiju po ili ispod cijene električne energije iz mreže. Ove solarne ćelije su konstruirane nanošenjem tvari koja ima fotonaponski potencijal na materijal supstrata. I supstrat i fotonaponski poluvodič mogu varirati u sastavu, što dovodi do širokog spektra različitih tankoslojnih ćelija. Najmanje tankoslojne stanice su debele samo nekoliko nanometara, iako su druge mnogo deblje, a komercijalno dostupne stanice koriste veće materijale supstrata.
Uz fotonaponske spojeve i materijale supstrata, tankoslojne ćelije također uključuju antirefleksne i prozirne premaze i omske kontakte. One funkcioniraju slično tradicionalnim solarnim ćelijama, budući da fotoni sunčeve svjetlosti udaraju u fotonaponski poluvodič i uzrokuju da neki od komponentnih atoma izgube elektrone. Elektroni koji su oslobođeni na ovaj način imaju tendenciju kretati se do omskih kontakata kao elektricitet. Tankoslojne PV ćelije obično pokazuju nisku učinkovitost, iako su također prilično jeftine za proizvodnju. To može omogućiti velikim instalacijama da generiraju značajnu količinu električne energije.
Tankoslojne PV ćelije obično su komercijalno dostupne u dugim trakama. Ova vrsta materijala može biti prikladna za ugradnju solarnih krovova. Budući da su tankoslojne ćelije obično jeftinije od tradicionalnih solarnih ćelija, možda će biti pristupačnije pokriti cijeli krov. Manja težina povezana s tankim filmom također može stvoriti manje opterećenje od sličnog broja solarnih panela.
Tradicionalni, glomazni solarni paneli obično su izrađeni od kristalnog silicija i drugih sličnih materijala. Ove solarne ćelije rade na istim osnovnim principima kao i tankoslojni fotonaponski paneli, ali na nešto drugačijoj skali. Tehnologija kristalnog silicija obično je skuplja od ostalih fotonaponskih uređaja, a također je doživjela poboljšanja temeljena na istraživanju tankih filmova. Osim što su skuplji, ovi solarni paneli mogu biti i učinkovitiji od usporedivih tankoslojnih instalacija.