تشتمل مواد أشباه الموصلات الرئيسية للألواح الشمسية ذات الأغشية الرقيقة- على ما يلي:
السيليكون غير المتبلور: يعد السيليكون غير المتبلور أحد أكثر أنواع الخلايا ذات الأغشية الرقيقة- شيوعًا. ويجب دمجه مع الهيدروجين لتوصيل الكهرباء. كثيرا ما توجد الخلايا الشمسية السيليكونية غير المتبلورة في المنتجات الإلكترونية مثل الآلات الحاسبة والساعات.
تيلورايد الكادميوم (CdTe): تيلورايد الكادميوم عبارة عن مادة أخرى من مواد أشباه الموصلات الرقيقة القابلة للتطبيق تجاريًا. فهي تتميز بتكلفة أقل وفترة استرداد أطول، بينما تستخدم أيضًا كميات أقل من المياه طوال عمرها الافتراضي. ومع ذلك، يعتبر الكادميوم عنصرًا سامًا ويمكن أن يسبب التلوث البيئي إذا لم يتم التعامل معه بشكل صحيح.
ثنائي سيلينيد جاليوم النحاس والإنديوم (CIGS): يمكن ترسيب الخلايا الشمسية ذات الأغشية الرقيقة من CIGS- على البلاستيك، مما يقلل الوزن بشكل ملحوظ ويزيد المرونة.
زرنيخيد الغاليوم (GaAs): زرنيخيد الغاليوم عبارة عن مادة أخرى من مواد أشباه الموصلات ذات الأغشية الرقيقة، ولكن نظرًا لارتفاع تكلفته، فإنه يُستخدم عادةً في تطبيقات محددة عالية الأداء-.
