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Dünnschichtsolarzellen werden mit verschiedenen Ausgangsmaterialien hergestellt. In automatisierten Verfahren werden Einzelzellen durch Abscheidung dünner Schichten von gasförmigem amorphem Silizium oder anderen Halbleitermaterialien wie Kupfer-Indium-(Gallium)-Diselenid oder Kadmium-Tellurid direkt ohne sichtbare Leiterbänder auf ein Trägermaterial (Substrat) wie Glas oder Metallfolie aufgebracht. Es entstehen sehr dünne und flexible Solarzellen, die sogar roll- und faltbar sind (siehe Abb. 3 und 4). So gibt es auf dem Markt beispielsweise sogenannte Solar-Dachbahnen, welche die Funktionen der Dachabdichtung und der Sonnenenergiegewinnung in sich vereinen (siehe Abb. 5). Auch flexible Kunststoffverbundplatten mit innenliegenden Solarzellen werden angeboten, sie lassen sich beispielsweise für die Energiegewinnung an Bushaltestellen verwenden (siehe Abb.7 und 8).

Der gegenüber anderen Solarzellen deutlich geringere Materialverbrauch macht sich als Kostenvorteil bemerkbar und auch im Hinblick auf ihre Leistungsfähigkeit bei schlechten Lichtverhältnissen und hohen Temperaturen gelten Dünnschichtmodule als vorteilhaft. Allerdings gibt es auch Nachteile: Der Degradierungsgrad der Leistung, der bei allen Solarmodulen über die Jahre entsteht, ist bei Dünnschichtmodulen höher als bei anderen Solarmodulen, deshalb haben sie eine kürzere Leistungsgarantie. Auch ihr Wirkungsgrad ist niedriger, deshalb benötigt man größere Flächen, um die gleiche Leistung zu erzielen. Da Dünnschichtzellen noch nicht so lange eingesetzt werden wie kristalline Zellen, gibt es für ihr Langzeitverhalten im Allgemeinen weniger Erfahrungswerte.

Der Produktionsprozess der Dünnschichtzellen führt zu einem sehr gleichmäßigen Erscheinungsbild und im Ergebnis immer zu einem Solarmodul, das heißt die Zellen werden im Gegensatz zu den kristallinen Siliziumzellen nicht einzeln produziert (siehe Beitrag „Aufbau von Photovoltaik-Modulen“). Dünnschichtmodule enthalten typischerweise 100 einzelne, seriell verbundene Zellen. Diese sind durchschnittlich 1 cm breit und haben einen kaum wahrnehmbaren Abstand von ca. 0,5 mm zueinander. Abhängig vom verwendeten Halbleitermaterial sind Dünnschichtzellen in den Farben Schwarz, Rotbraun und Dunkelgrün erhältlich. Ihre Ästhetik gilt als weiterer Vorteil gegenüber anderen Solarzellen.

Im Allgemeinen haben die Module eine Standardgröße von 1.200 x 600 mm, die hauptsächlich von der Größe des Laminators abhängt. Größenmodifikationen sind möglich, erfordern aber, dass die beschichteten Glasscheiben vor dem Einlaminieren zugeschnitten und zwischen zwei Glasscheiben eingebunden werden (Dreifach-Glasverbund).

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