Förutom kisel, som är det vanligaste materialet, används flera andra halvledarmaterial i solceller. Galliumarsenid är ett viktigt material som ofta används i högpresterande tillämpningar på grund av sin höga verkningsgrad.
I tunnfilmssolceller används olika material som kan deponeras i tunna lager på substrat som glas, plast eller metall. Dessa material kan vara både oorganiska och organiska föreningar.
Tredje generationens solceller som är under utveckling inkluderar flera spännande material: organiska solceller som kan integreras i flexibla tillämpningar, Grätzelsolceller (DSSC) som använder färgämnen, kvantprick-solceller och perovskitsolceller som visar stor potential för framtida kommersialisering. Dessa nya material möjliggör tillämpningar som tidigare varit omöjliga, som integrering i fönsterglas eller textilier.