Õhukesed kileelemendid on fotogalvaanilised elemendid, mida kasutatakse valgusest elektrienergia tootmiseks. Fotogalvaanilised (PV) elemendid on rohkem tuntud kui päikesepatareid; Kuigi päikesevalgus on kõige levinum allikas, võivad PV-elemendid luua energiat mis tahes valguse vormist. Päikesepaneelid kasutavad päikesevalgusest elektri tootmiseks suuri PV-elementide rühmi, kuid traditsioonilised paneelid ei tooda energiat nii tõhusalt kui muud allikad, näiteks kivisüsi. Õhukesed kileelemendid võivad suurendada päikeseenergia efektiivsust ja kulutasuvust. Tehnoloogiat täiustati 21. sajandi alguses.
Fotogalvaaniline efekt avastati 19. sajandil, kuigi esimesed tõelised päikesepatareid ehitati alles 1950. aastatel. Nad töötavad elektronide segamiseks footonite või valgusosakeste abil. Need elektronid suunatakse seejärel ahelasse, muutudes kasutatavaks elektrienergiaks. Alates 1950. aastatest on päikesepatareide loomisel kasutatud erinevaid materjale, mis suurendavad nende efektiivsust ja vähendavad tootmiskulusid. Valitsuse stiimulid ja mure fossiilkütuste kasutamise keskkonnamõjude pärast on suurendanud huvi päikeseenergia tootmise vastu kogu maailmas.
Traditsiooniliste päikesepatareide tootmine võib olla tülikas ja kulukas. 20. sajandi lõpus ja 21. sajandi alguses hakkasid PV-elementide disainerid uurima õhukese kile tehnoloogiat. See arenev teadus võimaldab luua mikroskoopilise paksusega materjalikihte, mis on mõnikord nii kitsad kui ühe aatomi laius. Algselt kasutati väikeste elektroonikaseadmete (nt mänguasjad ja kalkulaatorid) toiteks õhukesi kileelemente, mida hakati peagi tootma täismahus päikeseenergia tootmiseks.
Õhukese kile rakkude tootmine nõuab steriilset keskkonda, mida mõnikord nimetatakse ka puhtaks ruumiks. Kile valmistamiseks kasutatav aine, tavaliselt pooljuhtmaterjal, näiteks räni, redutseeritakse vedelaks lahuseks. Plaadile, millele kile tuleb asetada, antakse negatiivne elektrilaeng. Seejärel pihustatakse positiivset laengut kandvat vedelat ainet plaadi lähedale, lahustades õhus lendlevateks pisikesteks osakesteks. Need osakesed tõmbuvad plaadile vastaslaenguga, kleepudes sellele ühtlase paksusega kihina, mis hiljem tahkub õhukeseks kilekatteks.
Õhukeste kileelementide eelised on taaselustanud huvi päikeseenergia vastu. Päikesetehnoloogia on juba praegu kõige kiiremini kasvav energiatootmismeetod planeedil. Ennustatakse, et odavad, kerged ja tõhusad õhukese kilega PV-elemendid muudavad päikeseenergia atraktiivsemaks alternatiivina traditsioonilisele elektritootmisele. Päikeseenergia pooldajad loodavad, et arenev tehnoloogia saavutab võrgupariteedi eesmärgi, muutes päikeseenergia sama odavaks ja tõhusaks kui traditsioonilised elektritootmismeetodid.