От техническа гледна точка, тънкослойните-слънчеви панели се основават основно на фотоелектрическия ефект. Когато светлината свети върху повърхността на даден материал, електроните в материала поглъщат фотонна енергия и преминават към проводящата лента, като по този начин генерират електрически ток. В зависимост от използваните материали, тънко-слойните слънчеви панели могат да бъдат категоризирани в няколко типа, като аморфни силициеви тънко-слойни батерии, медно-индиево-галиев селенид (CIGS) тънко-слойни батерии и тънкослойни батерии от кадмиев телурид (CdTe)-. Всеки материал има свои уникални експлоатационни характеристики; например аморфните силициеви тънко-слойни батерии имат добра производителност при условия на слаба-осветеност, докато CIGS тънко-слойните батерии показват по-висока ефективност на преобразуване и стабилност.