Yra trys pagrindinės saulės elementų kartos, nors viena iš jų dar neegzistuoja, o tyrimai vyksta. Jie skiriami kaip pirmasis, antrasis ir trečiasis ir skiriasi pagal jų kainą ir efektyvumą.
Pirmoji karta yra brangi ir labai efektyvi. Šios saulės baterijos yra gaminamos panašiai kaip kompiuteriai, naudojant itin gryną silicį, naudoja vieną jungtį energijai iš fotonų išgauti ir yra labai veiksmingi, artėjant prie teorinio maksimalaus 33%. 2007 m. pirmosios kartos produktai sudarė 89.6 % komercinės produkcijos, nors nuo to laiko rinkos dalis sumažėjo. Jų gamybai naudojami gamybos procesai iš esmės yra brangūs, o tai reiškia, kad šių elementų pirkimo išlaidos gali užtrukti ne vienerius metus. Nemanoma, kad pirmosios kartos elementai galės tiekti energiją ekonomiškiau nei iš iškastinio kuro šaltinių.
Antrosios kartos, kuri buvo intensyviai vystoma XX a. 1990-ajame dešimtmetyje ir 2000-ųjų pradžioje, yra nebrangūs, mažo efektyvumo elementai. Dažniausiai tai yra plonasluoksnės saulės baterijos, kurių konstrukcija naudoja minimaliai medžiagas ir pigius gamybos procesus. Populiariausios šiam tipui naudojamos medžiagos yra vario indžio galio selenidas, kadmio teluridas (CdTe), amorfinis silicis ir mikromorfinis silicis.
Standartinis antrosios kartos elementų pavyzdys būtų tos, kurias gamina „Nanosolar“, kuri naudoja specialią mašiną, kad spausdintų elementus itin sparčiai. Nors šių elementų konversijos efektyvumas yra tik 10–15%, sumažėjusi kaina daugiau nei kompensuoja šį deficitą. Antrosios kartos elementai gali būti ekonomiškesni už iškastinį kurą.
Trečiosios kartos saulės elementai yra tik tyrimo objektas ir jų dar nėra. Saulės energijos tyrimų tikslas – gaminti nebrangius, didelio efektyvumo elementus. Tikėtina, kad tai yra plonasluoksnės ląstelės, kurios naudoja naujus metodus, kad pasiektų 30–60 % efektyvumą. Kai kurie analitikai prognozuoja, kad trečiosios kartos elementai gali būti pradėti komercializuoti maždaug 2020 m., tačiau tai tik spėjimas. Technologijos, susijusios su trečiosios kartos gaminiais, apima daugiafunkcinius fotovoltinius elementus, tandeminius elementus, nanostruktūrinius elementus, kad būtų geriau paimama krintanti šviesa, ir perteklinės šilumos generavimas, siekiant padidinti įtampą arba nešiklio surinkimą.