Dünnschichtmodule bestehen aus einem Trägermaterial (z. B. Metall, Glas flexible Werkstoffe [Kunststoff]), das mit einem photoaktiven Halbleiterwerkstoff (amorphes Silizium, Cadmiumtellurid, CdTe, Galliumarsenid, GaAs, Kupfer-Indium-Selenid, CuInSe2) beschichtet (bedampft) wird.
Die Schichtdicken betragen weniger als 1 µm, wodurch die Materialkosten verringert werden. Es gibt auch Dünnschichtmodule mit mikrokristallinem Silizium oder organische Solarzellen, bei denen die Absorberschicht aus einem Polymer besteht.
Bei den Dünnsichtmodulen entfällt die Waferherstellung, was die Herstellung einfacher und weniger aufwendig macht gegenüber mono- oder polykristallinen Module, haben aber einen erheblich niedrigeren Wirkungsgrad (5 - 10 %).
Die Vorteile trotz des niedrigeren Wirkungsgrades sind
• Geringer Rohstoffverbrauch
• Preiswerte Fertigung
• Geringe Anschaffungskosten
• Geringes Gewicht
• Auch bei diffusem Licht eine hohe Ausbeute
• Keine Wirkungsgradverluste durch Wärme
• Unempfindlich gegen Verschattungen
• Flexible Formgestaltung
Dünnschichtmodule können gerollt und gefaltet werden, so kann man sie z. B. als Solar-Dachbahnen herstellen. Aufgrund der dünnen Bauweise sind sie aber empfindlich und degradieren schneller.