Dva glavna načina pridobivanja električne energije iz sonca sta tankoslojna fotovoltaika (PV) in različne vrste kristalnega silicija. Tankoplastna PV vključuje prevleko materiala substrata z eno ali več polprevodniškimi spojinami. Ti tanki filmi so običajno sestavljeni iz amorfnega silicija, bakrovega indijevega galijevega selenida ali kadmijevega telurida. Drugi tankoslojni fotonapetostni sistemi uporabljajo barvila ali organske spojine. Vsak od teh materialov lahko v bistvu uporablja sončno svetlobo za ustvarjanje električne energije s pomočjo fotovoltaičnega procesa.
Nekatere od prvih tankoslojnih fotonapetostnih celic so bile uporabljene za napajanje majhne elektronike, kot so kalkulatorji. Tehnologija je bila od takrat izboljšana in poceni tankoslojne fotovoltaične celice lahko v nekaterih okoliščinah zagotavljajo električno energijo po ceni električne energije v omrežju ali pod njo. Te sončne celice so zgrajene z odlaganjem snovi, ki ima fotovoltaični potencial, na material substrata. Tako substrat kot fotovoltaični polprevodnik se lahko razlikujeta po sestavi, kar vodi do široke palete različnih tankoplastnih celic. Najmanjše tankoplastne celice so debele le nekaj nanometrov, čeprav so druge veliko debelejše, komercialno dostopne celice pa uporabljajo več materiala substrata.
Poleg fotovoltaičnih spojin in substratnih materialov tankoslojne celice vključujejo tudi antirefleksne in prozorne prevleke ter ohmske kontakte. Delujejo podobno kot tradicionalne sončne celice, saj fotoni iz sončne svetlobe udarijo v fotovoltaični polprevodnik in povzročijo, da nekateri atomi komponent izgubijo elektrone. Elektroni, ki so osvobojeni na ta način, se nagibajo k ohmskim kontaktom kot elektrika. Tankoplastne fotonapetostne celice običajno kažejo nizko učinkovitost, čeprav so tudi dokaj poceni za proizvodnjo. To lahko omogoči velikim napravam, da proizvedejo precejšnjo količino električne energije.
Tankoplastne fotovoltaične celice so običajno komercialno na voljo v dolgih trakovih. Ta vrsta materiala je lahko primerna za vgradnjo solarnih streh. Ker so tankoplastne celice običajno cenejše od tradicionalnih sončnih celic, je morda cenovno ugodnejše pokrivanje celotne strehe. Manjša teža, povezana s tankim filmom, lahko ustvari tudi manjšo obremenitev kot podobno število sončnih kolektorjev.
Tradicionalne, obsežne sončne celice so običajno izdelane iz kristalnega silicija in drugih podobnih materialov. Te sončne celice delujejo na enakih osnovnih principih kot tankoslojni fotonapetostni fotonapetostniki, vendar v nekoliko drugačnem obsegu. Tehnologija kristalnega silicija je ponavadi dražja od drugih fotonapetostnih naprav in je doživela izboljšave na podlagi raziskav tankih filmov. Poleg tega, da so dražji, so lahko ti sončni paneli tudi učinkovitejši od primerljivih tankoslojnih inštalacij.