晶硅电池发展的趋势是低成本高效率，这是光伏技术的发展方向。低成本的实现途径包括效率提高、成本下降及组件寿命提升三方面。效率的提高依赖工艺的改进、材料的改进及电池结构的改进。成本的下降依赖于现有材料成本的下降、工艺的简化及新材料的开发。组件寿命的提升依赖于组件封装材料及封装工艺的改善。因而，晶体硅电池发电的平价上网时间表除了与产业规模的扩大有关外，最重要的依赖于产业技术(包括设备和原材料)的改进。
仅靠工艺水平的改进对电池效率的提升空间已经越来越有限，电池效率的进一步提升将依赖新结构、新工艺的建立。具有产业化前景的新结构电池包括PERL 选择性发射极电池、HIT异质结电池、IBC背面主栅电池及N型电池等。这些电池结构采用不同的技术途径解决了电池的栅线细化、选择性扩散、表面钝化等问题，可以将电池产业化效率提升2～3个百分点。2001年，澳大利亚新南威尔士大学(UNSW)研发的PERL高效单晶硅电池效率达到25%，接近理论值，是迄今为止的最高记录。
薄膜电池因其发展历程较短显现如下缺点：效率低、制造技术与相应设备不够完善、开发经验不足。需要加大研发力度，从器件结构到衬底基材、大面积、均匀、高性能的沉积技术的改进，以及新型互连、集成型模块，卷对卷的制造和包装方式等方面的创新和提高，以便能够成为可与晶硅电池相媲美的光伏电源形式。当前发展起来的薄膜电池，各有各自的优缺点。CdTe因其工艺简单，转换效率达到12%，最短只需8个月的能源回收期，具有最低的成本优势，因而美国 First Solar在薄膜电池市场上具有最大份额。美国的可再生能源国家实验室(NREL)保持小面积碲化镉电池的最高效率纪录16.5%。但是从中长期前景来看，还很难预测到底哪种薄膜技术将最终胜出。可以预见的是，未来光伏建筑一体化(BIPV)市场的启动，将为薄膜电池产业打开新的市场蓝海。
第三代电池太阳能电池目前还尚处于基础研究阶段。主要概念是寻找全新的电池结构和制造工艺，通过开发活性层来实现超高效太阳能电池。活性层可以很好地与太阳能光谱匹配或者调整摄入的太阳能光谱。这些技术是建立在纳米技术和纳米材料的进一步发展的基础上。量子阱、量子线和量子点就是活性层引入的结构的例子。其市场前景取决于新技术能否降低制造成本实现大规模量产，这需要投入相当可观的中期和长期基础和应用研发。它代表着太阳能电池的未来发展方向。
几十年来围绕着提高效率、降低成本的各种研究开发工作取得了显著成就，表现在电池效率不断提高(单晶硅电池的实验室效率已经从50 年代的6% 提高到目前的24.7%，商业化电池在近20年内提升了相对50%的效率)、硅片厚度持续降低、产业化技术不断改进等方面，对降低光伏发电成本起到了决定性的作用。各国光伏研究机构和生产商不断改善现有技术，开发新技术。他们根据自己的技术实力和科研回报的期望，选择不同的研究方向和路径，共同促进光伏技术的不断进步。
国际能源机构(IEA)2010年公布了典型商业平板组件电池的发展战略目标。电池效率期望能从2010年的16%增长到2030年的 25%，2050年增长到40%。随着能源和材料在制造业的使用更加高效，光伏系统能源回收期的时间会不断缩短的。预计能源回收期会从2010年的两年降低到2030年的0.75年，到2050年会下降到0.5年。使用寿命期望从25年增加到40年。
IEA指出，未来10年对于各国政府出台有效的政策以促进太阳能发电的发展至关重要。拥有丰富太阳能资源的地区需要在适当时间出台着眼长远、可预计的太阳能激励措施来维持早期的部署和研发经费，保证对研究、开发和示范工作的长期资金投入，不断提高太阳能电池技术的竞争力，早日实现光伏发电的平价上网。这将开启太阳能发电大规模应用的一个崭新时代。
