Med økt bevissthet og bekymring for miljøspørsmål, som for eksempel global oppvarming, forskning på fornybare energiformer blir stadig viktigere. Ifølge US Energy Information Administration (EIA), solenergiteknologier produsere bare en brøkdel av en prosent av energien som forbrukes i USA hvert år. Imidlertid har solenergi blitt sakte stadig mer populært. De to viktigste formene for solenergiteknologier er solenergi termisk energi (STE) og photovoltaic (PV) energi. PV energi, spesielt, viser solenergi direkte til elektrisk energi, via en eller annen form av halvledermateriale. Som i 2010, mest PV solcellepaneler bruke en av bare en håndfull av kjemikalier som halvledermateriale.

Silisium

En av de vanligste grunnstoffene, silisium (SI) ble "brukt til å gjøre noen tidligst photovoltaic (PV) enheter," ifølge EIA. Men som i 2010, er silisium fortsatt den vanligste halvledermateriale som brukes i solcellepaneler. Enkelt-krystall silisium, er den mest effektive og kostbare form av silisium PV materiale, er dannet av høyrent smeltet silisium og vokst fra krystall "frø". Multikrystallinske silisium, som er mindre effektiv, men mindre kostbart, kan lages i en rekke måter. Amorft silisium, som vanligvis brukes i kalkulatorer, er ikke-krystallinsk, og derfor mindre stabil enn krystallinsk silisium, når det brukes i PV-enheter. Men, som multikrystallinske silisium, koster amorft silisium mindre å fremstille.

Galliumarsenid

Galliumarsenid (GaAs) er en kjemisk forbindelse, som består av gallium og arsen. Denne forbindelsen har mer nylig blitt utviklet for en rekke høyteknologiske bruksområder, blant annet solenergi. Som en single-krystallinsk film i PV paneler, er galliumarsenid svært effektiv; supertynne celler, bare en brøkdel så tykt som silisium-celler, kan absorbere den samme mengde energi som de samme silisiumceller. I tillegg er galliumarsenid mye mer holdbart enn de halvledermaterialer, og lider lite stråling degradering. Den store tilbakeslag i å bruke dette stoffet i solcellepaneler er kostnaden for gallium. Denne biprodukt av smelteprosessen er, ifølge EIA, "sjeldnere enn gull."

Polykrystallinske Thin-Film

Polykrystallinsk tynn-film er også en mye mer absorberende PV materiale enn silisium. Filmen er vanligvis laget av enten kobber indium diselenide (CuInSe2) eller kadmium Telluride (CdTe). Små mengder av gallium er noen ganger tilsatt til kobber indium diselenid filmer, for å øke båndgapet, mens bandet gap av kadmium tellurid er nesten perfekt for å absorbere solenergi. Andre kjemikalier som er noen ganger lagt til begge typer paneler inkluderer kadmiumsulfid (CD) og sink (Zn). Polykrystallinske tynne-filmer er fortsatt hovedsakelig i forskningsfasen. Men ifølge University of Delaware Institute of Energy Conversion, polycrystalline tynnfilmer "synes å være de mest lovende kandidater til storskala anvendelse av photovoltaic energi konvertering."