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劳伦斯·伯克利国家实验室主任、物理学家史蒂文·朱表示，太阳在一小时内向地球发射的能量（4.3 x 1020焦耳）足以满足人类一年的能源需求（4.1 x 1020焦耳）。问题是如何最有效地利用它。薄膜太阳能电池可能是答案：最近一种薄膜太阳能电池将照射到其上的 19.9% 的阳光转化为电力，超过了大规模生产的传统硅光伏电池的转化率，并有可能释放这种可再生能源。
由于需求增长，用于从阳光中发电的高品级硅的价格在 2004 年飙升，今年达到每公斤（2.2 磅）500 美元的高位。薄膜太阳能电池应运而生——这些设备使用一层精细的半导体材料（例如硅、铜铟镓硒或碲化镉）以较低的成本从阳光中获取电力。
薄膜制造商Global Solar Energy（位于亚利桑那州图森市）的首席技术官、电气工程师杰夫·布里特说：“薄膜的根本优势在于所需材料的量。” “这些是直接带隙半导体。你可以使用一到两个微米厚的材料，仍然可以吸收 98% 的阳光。” （换句话说，吸收相同量的阳光，所需的薄膜材料至少比传统硅光伏电池少 100 倍。）
Global Solar 使用一种称为铜铟镓硒（CIGS）的技术来制造其薄膜太阳能电池。该公司已经为美军和户外爱好者提供了便携式现场充电器，主要用于通信和其他由这些电池供电的小型电子设备。今年 3 月，该公司在图森市开设了一家新工厂，计划明年生产足够的薄膜 CIGS 太阳能电池来发电 40 兆瓦，足以满足大约 15,000 个普通美国家庭的用电需求；该公司希望在 2010 年将发电量提高到 100 兆瓦，以应对其预计不断增长的市场。
布里特说：“我们专注于低成本的地面发电。” “它适用于大型的地面阵列。” 换句话说，这些太阳能发电场以前由传统的硅光伏电池主导，现在在亚利桑那州和加利福尼亚州等州用于从阳光中发电。
Global Solar 并非孤例。包括 HelioVolt、Nanosolar 等在内的许多公司正在使用 CIGS 技术，试图降低光伏电池的生产成本。但还有其他挑战。位于德克萨斯州奥斯汀市的HelioVolt 首席执行官、材料科学家 B. J. 斯坦伯里说：“第一个障碍是成本，第二个是效率[可以将多少阳光转化为电力]，第三个是可靠性，[这意味着]设备的使用寿命。”该公司正在开设第一家 CIGS 太阳能电池工厂。
美国能源部 (DoE) 国家可再生能源实验室的研究人员已经成功生产出 CIGS 电池，可以将照射到其上的近 20% 的阳光转化为电力。但制造商指出，大规模生产会降低它们的效率，因为化学过程在工业装配线上不像在实验室中那样容易控制。
日本电子制造商夏普电子公司（总部位于日本大阪）太阳能解决方案集团的产品开发高级总监保罗·沃姆瑟说：“台式测量是一件很棒的事情，因为它告诉你这项技术的潜力。但是，它并没有告诉你人们实际制造或可以制造什么。” “当你投入生产时，你会获得在完美条件下实验室展示效率的约一半。”
夏普公司将非晶硅（随机排列的精细硅层）与晶体硅层（其原子排列在结构更规则的晶格中）配对，以制造其薄膜电池。该公司计划增加其位于日本桂城的工厂的生产能力，到 10 月份生产足够的电池来发电 160 兆瓦，并通过在日本堺市建造另一家工厂，到 2010 年将其年度总产量提高到足以生产 1,000 兆瓦的电池。
他否认了薄膜太阳能电池最终将扼杀传统晶体硅光伏业务的猜测，并指出它们的设计目的是补充而非取代旧的备用电池。“关于晶体消亡的传言被严重夸大了，”沃姆瑟说。“我们认为薄膜是对晶体和聚光器的补充。”
但沃姆瑟说，薄膜电池比旧技术具有随着时间的推移产生更多电力的潜力，因为它们更能抵抗太阳的热量，并且在温度升高时产生更多电力。
然而，耐用性可能是一个问题。因此，用于大型阵列的薄膜电池使用较低等级的硅（即玻璃）来保护精细的光伏层。例如，位于亚利桑那州坦佩市的First Solar, Inc.在其薄膜太阳能电池中使用碲化镉，将其模块封装在玻璃中，用于大型阵列或屋顶。该公司总裁布鲁斯·索恩说：“太阳能业务的优势在于，你制造一种产品，它就能在那里持续发电 20 到 25 年。”
除了以每个 1.25 美元的价格提供太阳能模块（相比之下，传统光伏模块的价格至少是其两倍），First Solar 还建立了一个在模块报废后对其进行回收的流程。
索恩说：“玻璃可以返回到玻璃行业。金属可以被重新提纯并以碲化镉化合物的形式返回给我们。甚至电线也可以重复使用。” “我们现在确实可以以一种永久的、环境友好的生命周期来回收 90% 以上的产品重量。”
事实上，碲化镉太阳能电池目前是最环保的设备，尽管它们使用有毒的重金属，但主要原因是它们需要最少的能源（通常由燃烧化石燃料提供）来进行制造，纽约州阿普顿市布鲁克海文国家实验室国家光伏环境研究中心和哥伦比亚大学的高级科学家、环境工程师瓦西里斯·夫特纳基斯说。
然而，根据能源部的数据，碲化镉仅占薄膜市场的约 30%，而非晶硅电池（例如夏普和 ECD Ovonics 生产的电池）占 60% 以上；CIGS 电池仅占该市场的约 1%。
但 Heliovolt 的斯坦伯里表示，CIGS 具有所有薄膜技术以及传统光伏电池中最大的潜在效率（将高达 25% 的入射阳光转化为电力）。科罗拉多州戈尔登市能源部的国家光伏中心主任劳伦斯·卡兹梅尔斯基表示，德国的Würth Solar 已经大规模生产出可以将高达 13% 的阳光转化为电力的电池。
所有薄膜技术还具有普及的潜力。也就是说，夏普的沃姆瑟说，“你有机会使用薄膜来制造人们所说的半透明光伏模块，以取代建筑物上的窗户。它允许你从窗户向外看，但从外面看，它看起来像有色玻璃。”
薄膜太阳能电池可以用于更灵活的应用，例如所谓的太阳能瓦片，这是一种兼具发电功能的屋顶材料。Global Solar 的布里特说：“它将起到遮风挡雨的作用，但它也会为你发电。” 这也消除了在现有建筑物上添加太阳能光伏系统的巨大成本——通常至少使给定模块的价格翻倍。
在没有阳光照射的时候，需要其他形式的发电方式，或者某种高效的能量存储方式，例如更好的电池。但是，薄膜太阳能电池有望以高效和可持续的方式利用太阳的能量，并取代燃烧化石太阳能来获取能源，而这种能源正在向大气中排放导致气候变化的二氧化碳。
HelioVolt 的斯坦伯里说：“将这种最高效率、最低成本和最可靠的薄膜技术直接融入建筑材料将是太阳能革命的开始。” “我担心我活不到太阳能成为我们能源结构中具有经济实质意义的一部分的那一天，但我认为我们终于走上了这条道路。最好的还在后面。”