A napelemek gyártása elsősorban félvezető anyagokon alapul. Működési elve az, hogy fotoelektromos anyagokat használnak a fényenergia elnyelésére és fotoelektromos konverziós reakciók létrehozására. A felhasznált anyagok szerint a napelemek 1. szilícium napelemekre oszthatók vegyületek: 3. Funkcionális polimer anyagokból előállított nagyméretű napelemek: 4. Nanokristályos napelemek stb.

Függetlenül attól, hogy milyen anyagból készül az akkumulátor, a napelem anyagokra vonatkozó általános követelmények a következők: 1) A félvezető anyag tiltott sávja nem lehet túl széles; 2) Magas fotoelektromos átalakítási hatékonyságnak kell lennie; 3) maga az anyag nem szennyezi a környezetet; 4) Az anyag kényelmes az ipari termeléshez, és az anyag teljesítménye stabil.

A fenti megfontolások alapján a szilícium a legideálisabb napelem-anyag, ez is a fő oka annak, hogy a napelemekben a szilícium anyagok dominálnak. Hanem az új anyagok folyamatos fejlesztésével és a kapcsolódó technológiák fejlesztésével. A más anyagokra épülő napelemek is egyre vonzóbb kilátásokat mutatnak.

Az átalakítás hatékonysága monokristályos napelemek kétségtelenül a legmagasabb, és továbbra is meghatározó szerepet tölt be a nagyüzemi alkalmazásokban és az ipari termelésben. A monokristályos szilícium anyagok árának és a megfelelő nehézkes akkumulátor-eljárásnak köszönhetően azonban a monokristályos szilícium költsége továbbra is magas, és költségét nagyon nehéz jelentősen csökkenteni. A kiváló minőségű anyagok megtakarítása érdekében. A monokristályos szilícium cellák alternatíváit keresve ma már vékonyfilmes napelemeket fejlesztenek ki, amelyek közül a polikristályos szilícium vékonyrétegű napelemek és az amorf szilícium vékonyrétegű napelemek tipikus képviselői.