結晶矽薄膜太陽電池 (Crystalline silicon thin film solar cells)此類型電池是在1970's最早開發，至1980's方有大的突破。主要之概念非常簡單，將結晶矽薄膜層積於較便宜的基板如次級矽材料、玻璃、石墨或陶瓷等。因為矽材料使用量變少，厚度約5~50μm，少了較耗能之矽錠成長與切片的製程，發電成本可望進一步降低，加上膜層結構與發展成熟之晶矽電池相同為PN接合，因此仍具有降低發電成本之優勢。但是矽為非直接能隙之半導體材料，其吸光效率較差，因此當材料厚度一直減少時，為提高太陽光的吸收效率，光吸收設計的概念將變得非常重要；而矽膜之品質(晶粒大小、晶界多寡會影響載子有效擴散長度)也是效率高低另一項指標。實驗室效率最高可達21.5﹪，Astropower曾經發表效率16.6%之產品，但已有數年沒有任何消息；德國Fraunhofer ISE也曾發表使用石墨基板，效率達13.4﹪之薄膜電池；三菱公司運用轉移的方法，將單晶矽基板成長之薄膜轉移至玻璃上面，製備100cm2的電池，效率則為16﹪，但仍不具有商業生產之價值。目前這類產品則以一米見方之玻璃基板為主，模組效率約8%。整體而言，此類電池效率落差之大，實驗室製程可否量產將決定產品之未來。
總部位於澳洲而工廠設於德國Thalheim的CSG(Crystalline Silcion on Glass)為目前市場唯一主打結晶矽薄膜的廠商，前身為Pacific solar由新南威爾斯大學的技術團隊獨立出來，目前CSG-80模組輸出為75~90W效率6~7%已賣出1MW。在1.4m2的玻璃基板上沉積矽之後利用後處理使其結晶，因為後續使用之高溫製程，因此需要較高等級之硼玻璃，這項產品利用特殊的結構設計讓它能夠兼顧高效率與穩定的製程，n+-p-p+結構利用雷射脫落形成圖案，透過絕緣層的填孔，使其成為一個串接的結構，其製程線寬約為數百微米，因此適合各種塗佈製程，參考圖一。今年M. Keevers已讓小型模組達到10.4%的效率(29.5mA/cm2、492mV與0.72，面積94cm2，矽膜厚度僅2.2μm)，接下來便是突破大面積矽膜不均勻之問題。
而德國Fraunhofer ISE的E. Schmich利用高濃度摻雜之矽錠切割而成的晶圓(270μm)當做基板，藉由磊晶的方式沉積高品質之矽膜(20μm)，希望能降低晶圓的成本。結果若選用P+ Cz為基板效率為14.9%的 (28.4mA/cm2、655mV與0.80，面積92cm2)；P+ mc為基板效率為13.6%的 (28.7mA/cm2、634mV與0.75，面積92cm2)；而使用off-spec cast mc為基板時效率為10.6%的 (24.1mA/cm2、598mV與0.74，面積25cm2)，當製程溫度超過920℃時，雖然可增加薄膜之結晶程度，使開路電壓(609mV)與短路電流(24.7mA/cm2)提升但填充因子(0.48)因Rs急速增加而下降，因此整個元件仍需最佳化。
圖一、電池結構示意圖 (上：太陽電池模組正面，下：模組側面，defined dimple and [darker] crater contact holes) 資料來源：Thalheim/材料世界網
碲化鎘薄膜太陽電池(Cadmium Telluride solar cells，CdTe)此類材料最早出現是在82年時由Kodak公司做出效率10﹪的電池，目前實驗室最高的效率是17﹪，由美國國家再生能源實驗室實驗室創立，而大面積之模組目前最高約11﹪。吸收層主要是由P型CdTe與N型CdS形成，為直接能隙材料，因此僅需數個微米之厚度，即可將太陽光完全吸收。因為材料成本過高、碲蘊藏量有限與鎘的毒性，使人們不願接受這類產品，在2000年時總產能不過70MW，但是美國的First solar經過幾年的努力後，透過大面積化降低成本，加上設置模組回收基金與完善之回收機制，已成功打入德國市場，參考圖二，產能由2004年1.4MW、2005年25MWp、2006年100MW到今年更喊出200MW驚人的數量，結果將於年底分曉，如果屬實將直逼大陸尚德，甚至可能超過，不過如此之成長力道的確不得不讓人佩服這個產業的瞬息萬變了。
另一家德國廠商Antec Solar相形之下就顯的保守多了今年(2007)僅7 MWp，而明年即將加入的廠商僅有四家，其餘廠商仍處於觀望的狀態：是否有新的技術可以提升效率以及材料是否還有降價的空間，畢竟此類產品仍需要一個完善的回收機制。由ZSW Michael Powalla的報告中將CIGS與CdTe作一詳細比較，指出當模組效率為12%時發電成本約$1.4/W，到2013年時模組效率達到15%時發電成本可以降至$0.7/W，才具有市場競爭力。
圖二、First solar CdTe薄膜太陽能電池 (左：型錄，右：實體展示)
銅銦鎵二硒太陽能電池(Copper Indium Gallium Diselenide Solar Cells，CIGS或CIS) 此類型電池的研究始於77年Maine大學，材料由原先銅銦硒三元素，簡稱CIS演變至四元素銅銦鎵硒，簡稱CIGS，同時具有較高之轉換效率，因此這類產品目前幾乎沒有使用三元之組合，但仍有人簡稱為CIS。為直接能隙材料，藉由調整各元素之比例，可形成N型或P型，並可調整其能階大小由1.02ev至1.68ev，其理論效率可達到～30%，加上高吸光係數，吸收層材料使用量使之低材料更少，透過捲對捲製程，達到將低成本之目的，因此成為各國學者競相研究的標的。(由於圖檔無法顯示,完整內容請詳見材料世界網http://www.materialsnet.com.tw/DocView.aspx?id=6478)