Obstajajo tri osnovne generacije sončnih celic, čeprav ena od njih še ne obstaja, raziskave pa še potekajo. Označeni so kot prvi, drugi in tretji in se razlikujejo glede na ceno in učinkovitost.
Prva generacija je draga, z visokim izkoristkom. Te sončne celice so izdelane na podoben način kot računalniki, ki vključujejo izjemno čist silicij, uporabljajo en sam stičišče za pridobivanje energije iz fotonov in so zelo učinkovite, saj se približujejo njihovi teoretični učinkovitosti največ 33%. V letu 2007 so izdelki prve generacije predstavljali 89.6 % komercialne proizvodnje, čeprav se je tržni delež od takrat zmanjšal. Proizvodni procesi, ki se uporabljajo za njihovo proizvodnjo, so sami po sebi dragi, kar pomeni, da lahko te celice trajajo leta, da plačajo svoje nabavne stroške. Ne verjame se, da bodo celice prve generacije sposobne zagotoviti energijo, ki je stroškovno učinkovitejša od virov fosilnih goriv.
Druga generacija, ki je bila v intenzivnem razvoju v devetdesetih in zgodnjih 1990-ih, so nizkocenovne celice z nizko učinkovitostjo. To so najpogosteje tankoplastne sončne celice, zasnove, ki uporabljajo minimalne materiale in poceni proizvodne procese. Najbolj priljubljeni materiali, ki se uporabljajo za to vrsto, so bakrov indijev galijev selenid, kadmijev telurid (CdTe), amorfni silicij in mikromorfni silicij.
Standardni primer celic druge generacije bi bile tiste, ki jih je izdelal Nanosolar, ki uporablja poseben stroj za izjemno hitro tiskanje celic. Čeprav imajo te celice le 10-15-odstotno učinkovitost pretvorbe, znižani stroški več kot nadomestijo ta primanjkljaj. Celice druge generacije imajo potencial, da so stroškovno učinkovitejše od fosilnih goriv.
Sončne celice tretje generacije so le raziskovalna tarča in v resnici še ne obstajajo. Cilj raziskav sončne energije je izdelati poceni in visoko učinkovite celice. To so verjetno tankoplastne celice, ki uporabljajo nove pristope za doseganje učinkovitosti v območju 30-60%. Nekateri analitiki predvidevajo, da bi se celice tretje generacije lahko začele komercializirati nekje okoli leta 2020, vendar je to le ugibanje. Tehnologije, povezane z izdelki tretje generacije, vključujejo večspojne fotonapetostne celice, tandemske celice, nanostrukturirane celice za boljše zajemanje vpadne svetlobe in uporabo presežne toplotne proizvodnje za povečanje napetosti ali zbiranja nosilcev.