薄膜太陽能板的產生開始是因為晶硅太陽能電池片成本過高，後來也是因為想製造柔性更大的太陽能電池板，後面才有了薄膜半導體的第二代和第三代太陽能電池的誕生。薄膜太陽能電池需要較少的材料，通常使用厚度僅為一微米的硅層，這大約是單晶和多晶太陽能電池寬度的1/300。硅的質量也比單晶硅片中使用的低。

許多薄膜太陽能電池是由非晶體的非晶硅製成的。由於非晶硅不具有晶體硅的半導體特性，它必須與氫氣結合才能導電。非晶硅太陽能電池是最常見的薄膜電池類型，它們經常出現在計算器和手錶等電子產品中。

其他商業上可行的薄膜半導體材料包括碲化鎘（CdTe）、銅銦鎵二硒（CIGS）和砷化鎵（GaAs）。一層半導體材料被沉積在廉價的基底上，如玻璃、金屬或塑料，使其成本比其他太陽能電池更便宜，更適應。半導體材料的吸收率很高，這也是它們比其他電池使用更少材料的原因之一。

與第一代太陽能電池相比，薄膜電池的生產要簡單得多，也快得多，而且根據製造商的能力，有多種技術可以用來製造薄膜電池。像CIGS這樣的薄膜太陽能電池可以沉積在塑料上，這大大減輕了它的重量，增加了它的靈活性。碲化鎘是唯一的薄膜，與所有其他太陽能技術相比，它的成本更低，投資回報時間更長，碳足跡更低，在其生命週期內用水量更少。

然而，目前形勢的薄膜太陽能電池的缺點也很多。碲化鎘電池中的鎘如果被吸入或攝入會有劇毒，而且如果在處理過程中沒有得到適當的處理，會滲入地下或水源中。如果對電池板進行回收，就可以避免這種情況，但目前這種技術還沒有像需要的那樣廣泛使用。像CIGS、CdTe和GaAs中的那些稀有金屬的使用也可能是一個昂貴的、可能限制大量薄膜太陽能電池生產的因素。

還有薄膜的整體轉化效率沒有晶體硅的高，這些是沒有大量普及的重要原因，還有就是一些薄膜太陽能電池片會比晶體硅的價格更高，並且生產以及儲存的溫度會有較高的要求。