Από τεχνική άποψη, τα ηλιακά πάνελ λεπτής-μεμβράνης βασίζονται κυρίως στο φωτοηλεκτρικό φαινόμενο. Όταν το φως λάμπει στην επιφάνεια ενός υλικού, τα ηλεκτρόνια στο υλικό απορροφούν ενέργεια φωτονίων και μεταβαίνονται στη ζώνη αγωγιμότητας, δημιουργώντας έτσι ηλεκτρικό ρεύμα. Ανάλογα με τα υλικά που χρησιμοποιούνται, τα ηλιακά πάνελ λεπτής μεμβράνης-μπορούν να κατηγοριοποιηθούν σε διάφορους τύπους, όπως μπαταρίες λεπτού-υμενίου άμορφου πυριτίου, μπαταρίες λεπτής-μεμβράνης ινδίου χαλκού (CIGS) και μπαταρίες φιλμ τελλουρίου καδμίου (CdT{6}). Κάθε υλικό έχει τα μοναδικά χαρακτηριστικά απόδοσης. για παράδειγμα, οι μπαταρίες λεπτής μεμβράνης άμορφου-πυριτίου έχουν καλή απόδοση σε συνθήκες χαμηλού-φωτισμού, ενώ οι μπαταρίες λεπτής μεμβράνης CIGS παρουσιάζουν υψηλότερη απόδοση μετατροπής και σταθερότητα.