在薄膜太陽能電池中，光伏有源層僅有幾微米厚。與結晶硅相比，它們可以應用于各種基材，例如金屬，玻璃或塑料。原則上，即使是印刷工藝也可以實現最佳的批量生產。由于不斷發展，2014年薄膜太陽能電池已經能夠確保占世界市場9％的份額。

用于薄膜太陽能電池的最重要的半導體材料是碲化鎘和銅銦鎵二硒化物。因此，實現了超過百分之二十的效率，其大致對應于由多晶硅制成的電池的效率。與硅電池相比，高溫下的電流效率不會降低，此外，薄膜太陽能電池甚至可以有效地將散射在地球大氣中的散射太陽光轉換成電能。此外，它們的重量較輕，擴展了安裝選項。

薄膜太陽能電池也可以由非晶非晶硅廉價地制造。但對這些細胞感到失望，效率目前超過百分之十。總體而言，薄膜技術仍然具有很大的優化潛力，無論是在效率還是在降低生產成本方面。

具有放大鏡效果的高級鏡頭可以將更大面積的太陽光聚集到高達千倍的強度。這些鏡頭的重點是特殊的，通常是多級太陽能電池，目前正在實現最佳效率。到目前為止，兩個，三個或四個不同太陽能電池的堆疊已經在彼此之上進行了測試。在電池中，使用化合物半導體，例如砷化鎵或磷化鎵銦。這些堆疊的目的是能夠盡可能多地使用完整的太陽光譜用于光伏發電。每個堆疊的電池覆蓋太陽光譜的不同區域。

多年來，研究所創建了聚光透鏡和堆疊電池的最佳組合。該研究所擁有508倍的陽光濃度，擁有四倍電池效率46％的世界紀錄。四個子電池中的每一個使用四分之一的光粒子，范圍從200到1750納米。然而，對于大規模生產，這些電池類型對于材料和生產成本而言太昂貴以與晶體硅競爭。然而，它們具有巨大的應用潛力，例如為衛星供電和具有強烈陽光直射的區域。

有機太陽能電池不使用傳統的半導體晶體，而是使用有機化學研究主題的特殊碳氫化合物。這些太陽能電池仍處于開發階段，但具有很大的應用潛力，例如在服裝中或在透明版本中，集成到大面積的窗玻璃上。光伏有源層可以非常薄地施加在柔性塑料薄膜上。尋求在卷筒印刷中廉價的大規模生產。作為有機半導體，使用導電分子鏈和諸如銅酞菁的小分子。在大多數情況下，使用兩種不同的變體：吸收電子的受體層和釋放電子的供體。在它們的邊界層處，在光粒子進入正電荷和負電荷之后，載流子可以形成并被傳輸到電極。

隨著大量有機半導體的測試，有機太陽能電池的效率近年來已增加到高達11％。他們還不能與硅制成的太陽能電池競爭，但預計會進一步增加。同時，正在開發制造工藝以保護電池中的有機半導體免受空氣和水分分解。有機太陽能電池的開發受益于可銷售的有機發光二極管，因為在模塊中使用類似的半導體物質。