تصل أعلى كفاءة تحويل كهروضوئية للخلايا الشمسية السيليكونية البلورية-المفردة إلى 24%، وهي الأعلى بين جميع أنواع الخلايا الشمسية. ومع ذلك، فإن تكلفة الإنتاج المرتفعة للخلايا الشمسية-البلورية المصنوعة من السيليكون تمنع استخدامها على نطاق واسع. تعد الخلايا الشمسية المصنوعة من السيليكون متعدد البلورات أرخص من الخلايا الشمسية المصنوعة من السيليكون البلوري-من حيث تكلفة الإنتاج، ولكن كفاءة تحويلها للطاقة الكهروضوئية أقل بكثير. بالإضافة إلى ذلك، فإن عمر الخدمة الخاص بها أيضًا أقصر من عمر الخلايا الشمسية السيليكونية البلورية-المفردة. لذلك، من حيث نسبة السعر إلى الأداء-، فإن الخلايا الشمسية-المفردة المصنوعة من السيليكون أفضل قليلاً.
اكتشف الباحثون أن بعض مواد أشباه الموصلات المركبة مناسبة لتحويل الخلايا الكهروضوئية الشمسية ذات الأغشية الرقيقة. على سبيل المثال، CdS وCdTe؛ III-أشباه الموصلات المركبة V: GaAs وAlP InP؛ تُظهر الخلايا الشمسية ذات الأغشية الرقيقة - المصنوعة من أشباه الموصلات هذه كفاءة تحويل كهروضوئية ممتازة. يمكن للمواد شبه الموصلة ذات فجوات النطاق المتدرجة (فرق الطاقة بين نطاق التوصيل ونطاق التكافؤ) توسيع طيف امتصاص الطاقة الشمسية، وبالتالي تحسين كفاءة التحويل الكهروضوئي. ويمثل هذا آفاقًا واسعة للتطبيق العملي الواسع النطاق للخلايا الشمسية ذات الأغشية الرقيقة-. من بين هذه المواد شبه الموصلة متعددة العناصر، يعتبر Cu(In,Ga)Se2 مادة ممتازة لامتصاص الضوء الشمسي. وبناءً عليه، يمكن تصميم الخلايا الشمسية ذات الأغشية الرقيقة- بكفاءة تحويل كهروضوئية أعلى بكثير من الخلايا الشمسية ذات الأغشية الرقيقة- المصنوعة من السيليكون، وتبلغ كفاءة التحويل الكهروضوئية التي يمكن تحقيقها 18%.
