第3世代の光電池は、シングルバンドギャップ太陽電池の31〜41％の電力効率のShockley-Queisser限界を潜在的に克服することができる太陽電池である。 これには、半導体pn接合（「第1世代」）および薄膜電池（「第2世代」）からなるセルの代替範囲が含まれる。 一般的な第3世代のシステムには、アモルファスシリコンまたはヒ化ガリウムでできた多層（「タンデム」）のセルが含まれますが、理論的な開発には周波数変換が含まれます（つまり、セルが光の周波数より多くの電力を生成する）、ホットキャリア効果および他のマルチキャリア放出技術を使用することができる。

新興の太陽光発電には、

銅亜鉛スズ硫化物太陽電池（CZTS）、および誘導体CZTSeおよびCZTSSe
色素増感太陽電池は、「グレッツェル（Grätzel）セル」としても知られ、
有機太陽電池
ペロブスカイト型太陽電池
量子ドット太陽電池

特にペロブスカイト電池の研究成果は、研究効率が最近20％以上に上昇したことから、大衆の注目を集めています。 また、幅広い低コストアプリケーションを提供します。 さらに、別の新興技術であるコンセントレータ型太陽電池（CPV）は、光学レンズおよび追跡システムと組み合わせて、高効率、多接合太陽電池を使用しています。

テクノロジー
太陽電池は、無線受信機に対応する可視光と考えることができる。 受信機は3つの基本的な部分から成ります。 電波（光）をアンテナ素材内の電子の波動運動に変換するアンテナと、アンテナの先端から飛び出して電子をトラップする電子バルブと、選択された周波数の電子を増幅するチューナーとを備えている。 光レクテナとして知られているシステムであるラジオと同一の太陽電池を作ることは可能であるが、これまで実用的ではなかった。

太陽電池市場の大半はシリコンベースのデバイスで構成されています。 シリコンセルでは、シリコンはアンテナ（または電子ドナー、技術的に）と電子バルブの両方として機能し、電子バルブとしても機能します。 シリコンは広く入手可能で、比較的安価であり、太陽光収集に理想的なバンドギャップを有する。 欠点は、一括してシリコンを製造することはエネルギー的にも経済的にもコストがかかることであり、必要な量を減らすために大きな努力がなされている。 さらに、機械的に脆く、典型的には、強力なガラスのシートを機械的支持体として使用し、要素からの保護を必要とする。 ガラスだけでは、典型的なソーラーモジュールのコストの重要な部分です。

Shockley-Queisserの限界によると、セルの理論効率の大部分は、バンドギャップと太陽光のエネルギーの差によるものです。 バンドギャップより多くのエネルギーを有する光子は光励起を引き起こすが、バンドギャップエネルギーを超えるエネルギーは失われる。 太陽スペクトルを考えてみましょう。 地面に到達する光のほんの一部が青色であるが、それらの光子は赤色光の3倍のエネルギーを有する。 シリコンのバンドギャップは1.1eVであり、この場合、青色光のエネルギーはシリコンセル内で失われる。 バンドギャップがより高く、例えば青色に調整されていれば、より低いエネルギーの光子を拒絶する犠牲を払って、エネルギーが捕獲される。

「タンデムセル」または「マルチジャンクション」アプローチのように、異なるバンドギャップを有する材料の薄い層を互いの上に積み重ねることによって、単一接合セルを大幅に改善することが可能である。 伝統的なシリコン製造方法は、このアプローチに役立たない。 Uni-Solar社の製品では、アモルファスシリコンの薄膜が代わりに採用されていますが、他の問題ではこれらが従来のセルの性能にマッチすることができませんでした。 ほとんどのタンデムセル構造は高性能半導体、特にガリウム砒素（GaAs）に基づいている。 3層GaAsセルは、実験例に対して41.6％の効率を達成した。 2013年9月、4層セルの効率は44.7％に達しました。

数値解析によれば、「完全な」単層太陽電池は1.13eVのバンドギャップを有するべきであり、シリコンのそれとほぼ同じである。 このようなセルは理論上の最大33.7％の電力変換効率を持つことができます。赤色（赤外線）以下の太陽光が失われ、高色の余分なエネルギーも失われます。 2層セルの場合、一方の層は1.64eVに、他方の層は0.94eVに、44％の理論上の性能に調整する必要があります。 3層セルは、48％の効率で1.83,1.16および0.71eVに調整する必要があります。 理論上の「無限層」セルは、拡散光に対して理論上68.2％の効率を有する。

ナノテクノロジを中心に発見された新しいソーラー技術が現在使用されているいくつかの異なる材料方法があります。

第3世代のラベルには、非半導体技術（ポリマーやバイオミメティックを含む）、量子ドット、タンデム/マルチ接合セル、中間バンド太陽電池、ホットキャリアセル、光子アップコンバージョンとダウンコンバージョン技術、ソーラーグリーンによって第3世代と特定された1つの技術である熱光などの熱的技術。

また、

シリコンナノ構造
入射スペクトル（濃度）を変更し、300〜500の太陽に達し、32％の効率を達成する（すでにSol 3g 細胞）を+ 50％にする。
電圧またはキャリア収集を強化するために、過剰な熱生成（UV光によって引き起こされる）の使用。
赤外線スペクトルを使用して夜間に電気を生成する。

第4世代：ハイブリッド
次世代の太陽電池は、現在の第3世代太陽電池（3Gen）と比較してエネルギー変換効率が向上し、基本コストが増加する無機系有機物に基づいています。 それらは、同じ層内で、ナノ構造（無機）の寿命の安定性と、性能のためのこれらの新しいハイブリッド活性材料（有機/無機）の特性を利用する導電性ポリマーフィルム（有機）の低コストと柔軟性を組み合わせる3Genデバイスを超えて