太陽能電池按結晶狀態可分為結晶系薄膜式和非結晶系薄膜式(以下表示為a-)兩大類，而前者又分為單結晶形和多結晶形。
按材料可分為矽薄膜形、化合物半導體薄膜形和有機膜形，而化合物半導體薄膜形又分為非結晶形(a-Si:H,a-Si:H:F,a-SixGel-x:H等)、ⅢV族(GaAs,InP等)、ⅡⅥ族(Cds系)和磷化鋅(Zn 3 p 2 )等。
太陽能電池根據所用材料的不同，太陽能電池還可分為：矽太陽能電池、多元化合物薄膜太陽能電池、聚合物多層修飾電極型太陽能電池、納米晶太陽能電池、有機太陽能電池，其中矽太陽能電池是目前發展最成熟的，在應用中居主導地位。
（1）矽太陽能電池
矽太陽能電池分為單晶矽太陽能電池、多晶矽薄膜太陽能電池和非晶矽薄膜太陽能電池三種。
單晶矽太陽能電池轉換效率最高，技術也最為成熟。在實驗室裡最高的轉換效率為24.7%，規模生產時的效率為15%。在大規模應用和工業生產中仍佔據主導地位，但由於單晶矽成本價格高，大幅度降低其成本很困難，為了節省矽材料，發展了多晶矽薄膜和非晶矽薄膜做為單晶矽太陽能電池的替代產品。
多晶矽薄膜太陽能電池與單晶矽比較,成本低廉，而效率高於非晶矽薄膜電池，其實驗室最高轉換效率為18%,工業規模生產的轉換效率為10%。因此，多晶矽薄膜電池不久將會在太陽能電地市場上佔據主導地位。
非晶矽薄膜太陽能電池成本低重量輕，轉換效率較高，便於大規模生產，有極大的潛力。但受制於其材料引發的光電效率衰退效應，穩定性不高，直接影響了它的實際應用。如果能進一步解決穩定性問題及提高轉換率問題，那麼，非晶矽大陽能電池無疑是太陽能電池的主要發展產品之一。
（2）多元化合物薄膜太陽能電池
多元化合物薄膜太陽能電池材料為無機鹽，其主要包括砷化鎵III-V族化合物、硫化鎘、硫化鎘及銅錮硒薄膜電池等。
硫化鎘、碲化鎘多晶薄膜電池的效率較非晶矽薄膜太陽能電池效率高，成本較單晶矽電池低，並且也易於大規模生產，但由於鎘有劇毒，會對環境造成嚴重的汙染，因此，並不是晶體矽太陽能電池最理想的替代產品。
砷化鎵（GaAs）III-V化合物電池的轉換效率可達28%，GaAs化合物材料具有十分理想的光學帶隙以及較高的吸收效率,抗輻照能力強,對熱不敏感，適合於製造高效單結電池。但是GaAs材料的價格不菲,因而在很大程度上限制了用GaAs電池的普及。
銅銦硒薄膜電池（簡稱CIS）適合光電轉換，不存在光致衰退問題，轉換效率和多晶矽一樣。具有價格低廉、效能良好和工藝簡單等優點，將成為今後發展太陽能電池的一個重要方向。唯一的問題是材料的來源，由於銦和硒都是比較稀有的元素，因此，這類電池的發展又必然受到限制。
（3）聚合物多層修飾電極型太陽能電池
以有機聚合物代替無機材料是剛剛開始的一個太陽能電池製造的研究方向。由於有機材料柔性好，製作容易，材料來源廣泛，成本底等優勢，從而對大規模利用太陽能，提供廉價電能具有重要意義。但以有機材料製備太陽能電池的研究僅僅剛開始，不論是使用壽命，還是電池效率都不能和無機材料特別是矽電池相比。能否發展成為具有實用意義的產品，還有待於進一步研究探索。
（4）納米晶太陽能電池
納米TiO2晶體化學能太陽能電池是新近發展的，優點在於它廉價的成本和簡單的工藝及穩定的效能。其光電效率穩定在10％以上，製作成本僅為矽太陽電池的1/5～1/10．壽命能達到2O年以上。
但由於此類電池的研究和開發剛剛起步，估計不久的將來會逐步走上市場。
（5）有機太陽能電池
有機太陽能電池，顧名思義，就是由有機材料構成核心部分的太陽能電池。大家對有機太陽能電池不熟悉，這是情理中的事。如今量產的太陽能電池裡，95％以上是矽基的，而剩下的不到5％也是由其他無機材料製成的。