S tehničnega vidika tanko{0}}plastni sončni kolektorji temeljijo predvsem na fotoelektričnem učinku. Ko svetloba sveti na površino materiala, elektroni v materialu absorbirajo fotonsko energijo in preidejo v prevodni pas ter tako ustvarijo električni tok. Glede na uporabljene materiale lahko tanko{3}}slojne sončne celice razvrstimo v več vrst, kot so amorfne silicijeve tanko-slojne baterije, tanko-slojne baterije iz bakrovega indij-galijevega selenida (CIGS) in tanko-slojne baterije iz kadmijevega telurida (CdTe). Vsak material ima svoje edinstvene lastnosti delovanja; tanko-slojne baterije iz amorfnega silicija imajo na primer dobro delovanje v slabo-svetlobnih pogojih, medtem ko tanko{10}}slojne baterije CIGS izkazujejo večjo učinkovitost pretvorbe in stabilnost.