Õhukese{0}}kilega päikesepatarei põhistruktuur on PN-siirde. Tavaliselt koosneb see viiest erineva funktsiooniga õhukese{2}kilematerjali kihist:
• Läbipaistev juhtiv oksiidikiht (TCO): toimib elemendi esielektroodina, laseb valgusel läbi ja kogub voolu. Tavaliselt kasutatavate materjalide hulka kuulub indiumtinaoksiid (ITO).
• P--tüüpi pooljuhtkiht: tekitab auke, toimides fotogenereeritud kandjate transpordikihina.
• Sisemine pooljuhtkiht (I kiht): südamiku valgust{0}}neelav kiht, mis vastutab peamiselt fotogenereeritud elektron{1}}augupaaride tekitamise ja eraldamise eest.
• N-tüüpi pooljuhtkiht: genereerib elektrone, moodustades PN-siirde ja P-kihi sisseehitatud-elektrivälja.
• Tagumine elektroodi kiht: tavaliselt metallist, kasutatakse voolu kogumiseks.
