薄膜電池一些新型光伏電池進入市場。二硒化銦銅(CuInSe，或CIS)、碲化鎘(CdTe)、砷化鎵(GaAs)都是薄膜材料，一般為幾個微米或者更薄，直接沉淀在玻璃、塑料、不銹鋼、陶瓷或者其他兼容的襯底材料上面。在生產過程中，光伏材料的各層依次附著在襯底上。采用這種技術，每一小片電池所用的材料大大減少，因此產生每瓦電力的成本也降低了。
對于降低每瓦容量的成本來說，碲化鎘是一種具有良好前景的薄膜技術。NREL的研究者們也正在開發高效廉價的硒銦銅(CIS)電池。其工作的焦點在于，在保持高性能的同時能夠保持不高的成本。2004年，NREL創造了CIS型薄膜太陽電池的效率達到18％的紀錄。
NREL的DOE基金研究項目的方向是通過5個領域的改進，來開發用于制造高效薄膜CdS／CdTe器件的可再生產過程，以及開發能夠提高器件性能、可再生產性和可制造性的可選過程。這5個領域分別是透明導電氧化層、CdS／窗層、吸收體和結體、靜合接點和極微粒子器件。
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