Πρώτη
Τα φωτοβολταϊκά πρώτης γενιάς αποτελούνται από μια δίοδο σύνδεσης p-n ενός στρώματος μεγάλης επιφάνειας, η οποία είναι ικανή να παράγει ωφέλιμη ηλεκτρική ενέργεια από πηγές φωτός με τα μήκη κύματος του ηλιακού φωτός. Τα στοιχεία αυτά κατασκευάζονται συνήθως με τη χρήση ενός πλακιδίου πυριτίου. Τα φωτοβολταϊκά κύτταρα πρώτης γενιάς (γνωστά και ως ηλιακά κύτταρα με βάση το πλακίδιο πυριτίου) είναι η κυρίαρχη τεχνολογία στην εμπορική παραγωγή ηλιακών κυττάρων, αντιπροσωπεύοντας περισσότερο από το 86% της αγοράς ηλιακών κυττάρων.
Δεύτερο
Η δεύτερη γενιά φωτοβολταϊκών υλικών βασίζεται στη χρήση λεπτών υμενίων ημιαγωγών. Οι διατάξεις αυτές σχεδιάστηκαν αρχικά για να είναι φωτοβολταϊκά στοιχεία πολλαπλών διακλαδώσεων υψηλής απόδοσης. Αργότερα, διαπιστώθηκε το πλεονέκτημα της χρήσης λεπτού υμενίου υλικού, μειώνοντας τη μάζα του υλικού που απαιτείται για το σχεδιασμό των κυττάρων. Αυτό συνέβαλε στην πρόβλεψη για πολύ μειωμένο κόστος για τα ηλιακά κύτταρα λεπτών υμενίων. Σήµερα (2007) υπάρχουν διάφορες τεχνολογίες/υλικά ηµιαγωγών υπό έρευνα ή σε µαζική παραγωγή, όπως άµορφο πυρίτιο, πολυκρυσταλλικό πυρίτιο, µικροκρυσταλλικό πυρίτιο, τελλουριούχο κάδµιο, σεληνιούχο/θειούχο ίνδιο χαλκού. Συνήθως, οι αποδόσεις των ηλιακών κυψελών λεπτής μεμβράνης είναι χαμηλότερες σε σύγκριση με τις ηλιακές κυψέλες πυριτίου (με βάση τις γκοφρέτες), αλλά το κόστος κατασκευής είναι επίσης χαμηλότερο, έτσι ώστε να επιτυγχάνεται χαμηλότερη τιμή σε όρους $/βατ ηλεκτρικής ισχύος. Ένα άλλο πλεονέκτημα της μειωμένης μάζας είναι ότι απαιτείται λιγότερη στήριξη κατά την τοποθέτηση των πλαισίων σε στέγες και επιτρέπει την τοποθέτηση πλαισίων σε ελαφριά υλικά ή εύκαμπτα υλικά, ακόμη και σε υφάσματα. Αυτό επιτρέπει τη δημιουργία φορητών ηλιακών συλλεκτών σε ρολό, οι οποίοι μπορούν να χωρέσουν σε ένα σακίδιο και να χρησιμοποιηθούν για την τροφοδοσία κινητών τηλεφώνων ή φορητών υπολογιστών σε απομακρυσμένες περιοχές.
Τρίτο
Τα φωτοβολταϊκά τρίτης γενιάς είναι πολύ διαφορετικά από τα άλλα δύο και ορίζονται ευρέως ως διατάξεις ημιαγωγών που δεν βασίζονται σε μια παραδοσιακή επαφή p-n για τον διαχωρισμό των φωτοπαραγόμενων φορέων φορτίου. Αυτές οι νέες διατάξεις περιλαμβάνουν φωτοηλεκτροχημικές κυψέλες, ηλιακές κυψέλες πολυμερών και ηλιακές κυψέλες νανοκρυστάλλων.
Οι εταιρείες που εργάζονται σε φωτοβολταϊκά τρίτης γενιάς περιλαμβάνουν τις Xsunx, Konarka Technologies, Inc. , Nanosolar και Nanosys. Έρευνα στον τομέα αυτό διεξάγεται επίσης από το Εθνικό Εργαστήριο Ανανεώσιμων Πηγών Ενέργειας των ΗΠΑ (http://www.nrel.gov/).
