Du pagrindiniai saulės energijos generavimo būdai yra plonasluoksnė fotovoltinė (PV) ir įvairių tipų kristalinis silicis. Plonosios plėvelės PV apima pagrindo medžiagos padengimą vienu ar daugiau puslaidininkių junginių. Šios plonos plėvelės paprastai susideda iš amorfinio silicio, vario indžio galio selenido arba kadmio telurido. Kitose plonasluoksnėse PV sistemose naudojami dažikliai arba organiniai junginiai. Kiekviena iš šių medžiagų iš esmės gali naudoti saulės šviesą, kad sukurtų elektros energiją per fotovoltinį procesą.
Kai kurie iš pirmųjų plonasluoksnių PV elementų buvo naudojami mažoms elektronikos priemonėms, pvz., skaičiuotuvams, maitinti. Nuo to laiko technologija buvo patobulinta, o pigūs plonasluoksniai PV elementai tam tikromis aplinkybėmis gali tiekti elektros energiją už tinklo energijos kainą arba mažesnę. Šie saulės elementai yra sukonstruoti nusodinant medžiagą, turinčią fotovoltinį potencialą, ant substrato medžiagos. Tiek substrato, tiek fotovoltinio puslaidininkio sudėtis gali skirtis, todėl susidaro daug įvairių plonasluoksnių elementų. Mažiausios plonos plėvelės ląstelės yra tik kelių nanometrų storio, nors kitos yra daug storesnės, o komerciškai prieinamose ląstelėse naudojamos svaresnės substrato medžiagos.
Be fotovoltinių junginių ir substrato medžiagų, plonos plėvelės elementai taip pat turi neatspindinčias ir skaidrias dangas bei ominius kontaktus. Jie veikia panašiai kaip tradiciniai saulės elementai, nes saulės šviesos fotonai atsitrenkia į fotovoltinį puslaidininkį ir kai kurių komponentų atomai praranda elektronus. Tokiu būdu išlaisvinti elektronai linkę pereiti prie ominių kontaktų kaip elektra. Plonos plėvelės PV elementai paprastai pasižymi mažu efektyvumu, nors jų gamyba taip pat yra gana nebrangi. Tai gali leisti dideliems įrenginiams gaminti daug elektros energijos.
Plonos plėvelės PV elementai paprastai parduodami ilgomis juostelėmis. Tokio tipo medžiaga gali būti tinkama saulės energijos stogams montuoti. Kadangi plonos plėvelės elementai paprastai yra pigesni nei tradiciniai saulės elementai, gali būti pigiau uždengti visą stogą. Mažesnis svoris, susijęs su plona plėvele, taip pat gali sukurti mažesnę apkrovą nei panašus saulės baterijų skaičius.
Tradicinės, didelių gabaritų saulės baterijos paprastai gaminamos iš kristalinio silicio ir kitų panašių medžiagų. Šie saulės elementai veikia tais pačiais pagrindiniais principais kaip ir plonasluoksnės PV, tačiau šiek tiek kitokiu mastu. Kristalinio silicio technologija paprastai yra brangesnė nei kitos fotovoltinės technologijos, be to, ji buvo patobulinta, remiantis plonų plėvelių tyrimais. Šios saulės baterijos gali būti ne tik brangesnės, bet ir efektyvesnės nei panašios plonos plėvelės įrenginiai.