Οι κυψέλες λεπτής μεμβράνης είναι φωτοβολταϊκά στοιχεία που χρησιμοποιούνται για την παραγωγή ηλεκτρικής ενέργειας από το φως. Τα φωτοβολταϊκά (PV) κύτταρα είναι πιο γνωστά ως ηλιακά κύτταρα. Ενώ το ηλιακό φως είναι η πιο κοινή πηγή, τα φωτοβολταϊκά κύτταρα μπορούν να δημιουργήσουν ενέργεια από οποιαδήποτε μορφή φωτός. Τα ηλιακά πάνελ χρησιμοποιούν μεγάλες ομάδες φωτοβολταϊκών κυψελών για την παραγωγή ηλεκτρικής ενέργειας από το ηλιακό φως, αλλά τα παραδοσιακά πάνελ δεν παράγουν ενέργεια τόσο αποτελεσματικά όσο άλλες πηγές, όπως ο άνθρακας. Οι κυψέλες λεπτής μεμβράνης έχουν τη δυνατότητα να αυξήσουν την απόδοση και την οικονομική αποδοτικότητα της ηλιακής ενέργειας. Η τεχνολογία τελειοποιήθηκε στις αρχές του 21ου αιώνα.
Το φωτοβολταϊκό φαινόμενο ανακαλύφθηκε τον 19ο αιώνα, αν και τα πρώτα αληθινά ηλιακά κύτταρα κατασκευάστηκαν μόλις τη δεκαετία του 1950. Λειτουργούν χρησιμοποιώντας φωτόνια, ή σωματίδια φωτός, για την ανάδευση των ηλεκτρονίων. Αυτά τα ηλεκτρόνια στη συνέχεια κατευθύνονται σε ένα κύκλωμα, καθιστώντας χρησιμοποιήσιμο ηλεκτρισμό. Από τη δεκαετία του 1950, διάφορα υλικά έχουν χρησιμοποιηθεί για τη δημιουργία ηλιακών κυψελών, αυξάνοντας την απόδοσή τους και μειώνοντας το κόστος παραγωγής. Τα κυβερνητικά κίνητρα και οι ανησυχίες σχετικά με τις περιβαλλοντικές επιπτώσεις της χρήσης ορυκτών καυσίμων έχουν οδηγήσει σε αυξανόμενο ενδιαφέρον για την παραγωγή ηλιακής ενέργειας σε όλο τον κόσμο.
Η παραγωγή των παραδοσιακών ηλιακών κυψελών μπορεί να είναι δυσκίνητη και δαπανηρή. Στα τέλη του 20ου και στις αρχές του 21ου αιώνα, οι σχεδιαστές Φ/Β κυψελών άρχισαν να εξετάζουν την τεχνολογία λεπτής μεμβράνης. Αυτή η αναπτυσσόμενη επιστήμη επιτρέπει τη δημιουργία στρωμάτων υλικού μικροσκοπικού πάχους, μερικές φορές τόσο στενά όσο το πλάτος ενός μεμονωμένου ατόμου. Χρησιμοποιήθηκαν αρχικά για την τροφοδοσία μικρών ηλεκτρονικών συσκευών όπως παιχνίδια και αριθμομηχανές, οι κυψέλες λεπτής μεμβράνης κυκλοφόρησαν σύντομα για παραγωγή ηλιακής ενέργειας πλήρους κλίμακας.
Η παραγωγή κυττάρων λεπτής μεμβράνης απαιτεί ένα αποστειρωμένο περιβάλλον, μερικές φορές γνωστό ως καθαρό δωμάτιο. Η ουσία που χρησιμοποιείται για την κατασκευή του φιλμ, συνήθως ένα ημιαγώγιμο υλικό όπως το πυρίτιο, ανάγεται σε υγρό διάλυμα. Η πλάκα στην οποία πρόκειται να αποτεθεί η μεμβράνη λαμβάνει αρνητικό ηλεκτρικό φορτίο. Η υγρή ουσία, που φέρει θετικό φορτίο, στη συνέχεια ψεκάζεται κοντά στην πλάκα, διαλύοντας σε μικροσκοπικά αιωρούμενα σωματίδια. Αυτά τα σωματίδια έλκονται στην πλάκα με το αντίθετο φορτίο της, προσκολλώνται σε αυτήν σε ένα στρώμα ομοιόμορφου πάχους, το οποίο αργότερα στερεοποιείται στο κάλυμμα λεπτής μεμβράνης.
Τα πλεονεκτήματα των κυψελών λεπτής μεμβράνης έχουν αναζωογονήσει το ενδιαφέρον για την ηλιακή ενέργεια. Η ηλιακή τεχνολογία είναι ήδη η ταχύτερα αναπτυσσόμενη μέθοδος παραγωγής ενέργειας στον πλανήτη. Προβλέπεται ότι τα φθηνά, ελαφριά και αποτελεσματικά φωτοβολταϊκά κύτταρα λεπτής μεμβράνης θα κάνουν την ηλιακή ενέργεια πιο ελκυστική ως εναλλακτική λύση στην παραδοσιακή παραγωγή ενέργειας. Οι υποστηρικτές της ηλιακής ενέργειας ελπίζουν ότι η αναπτυσσόμενη τεχνολογία θα επιτύχει τον στόχο της ισοτιμίας του δικτύου, καθιστώντας την ηλιακή ενέργεια εξίσου φθηνή και αποτελεσματική με τις παραδοσιακές μεθόδους παραγωγής ενέργειας.