A kristályos szilícium az ideális napelem anyag. A monokristályos szilícium napelemek 99,9999%-os tisztaságú monokristályos szilícium rudakat használnak alapanyagként. A polikristályos szilícium és az amorf szilícium napelemekhez képest fotoelektromos konverziós hatásfoka a legmagasabb. A jelenlegi legmagasabb konverziós hatékonyság a laboratóriumban 24,7%. Az alapanyagok és a gyártási folyamatok magas követelményei miatt költsége is magas.

A monokristályos szilícium napelemekhez képest a polikristályos szilícium napelemek előállítási folyamata egyszerűbb és gazdaságosabb. A polikristályos szilícium napelemek fotoelektromos konverziós hatásfoka azonban sokat csökken, fotoelektromos konverziós hatásfoka pedig körülbelül 18%, élettartama is rövidebb, mint a monokristályos szilícium napelemeké.

A CdTe anyag nagyon jól illeszkedik a napsugárzás spektrumához, és nagyon magas elméleti hatásfokkal rendelkezik (28%). A laboratóriumban elért hatékonyság elérte a 17,8%-ot. Az akkumulátor élettartama 20 év, előállítási költsége alacsony, ami elősegíti a nagyüzemi gyártást.

De viszonylag a földi tellúrkészletek jóval kisebbek, mint a szilícium, a kadmium pedig, mint nehézfém elem, nagyon mérgező, és a nem megfelelő ártalmatlanítás szennyezheti a környezetet. Kísérletek kimutatták, hogy a kadmium-tellurid napelem alkatrészek biztonságosak, így a kadmium-tellurid akkumulátorok nagy fejlesztési potenciállal rendelkeznek.

A CIGS egy réz-indium-gallium-szelenid akkumulátor, amely a CulnSe2 és CuGaSe2 vegyes kristály félvezetője. Pl. változhat a két anyag arányával (1,04eV-1,70eV). A laboratóriumban elért legmagasabb konverziós hatásfok 23,2%. Az akkumulátor hosszú élettartamú és kevesebb anyagot igényel, így tömeggyártásra is alkalmas. Hátránya, hogy nagy területet kell elfoglalnia, és hajlamos a fény által kiváltott csillapításra. Jelenleg a CIGS is potenciális akkumulátor.