קיימות מספר שיטות חלוקה של תאי שמש לסוגים, המבוססות על פרמטרים שונים:

בהתאם לחומרי המוצא המשמשים ליצירת תאי השמש:

• תאי שמש מגביש יחיד (Single Crystal) – בדרך כלל סיליקון, או גרמניום.
• תאי שמש מחומר פוליקריסטליני (רב גבישי = PolyCrystal).
• תאי שמש מחומר אמורפי (Amorphic).
• תאי שמש מחומרים אורגניים (Organic).

בהתאם לכמות הצמתים, בין החומרים החצי מוליכים:

• תאי שמש עם צומת יחיד (Single-Junction).
• תאי שמש עם מספר צמתים (Multi-Junction).

בהתאם לעובי שכבת החומר החצי מוליך:

• שכבה עבה (Thick Film).
• שכבה דקה (Thin Film). מחומרים כגון: Cu(in,Ga)Se2. יתרונות שיטה זו מבוססים על העובדה שמשתמשים בכמות קטנה של חומרי מוצא, ולדוגמה, ניתן לייצר מערכת תאי שמש המפיקה 1.5 קילוואט חשמל, מקילוגרם אחד של חומר מוצא. עובי השכבה, קטן מ 25 מיקרון.

בהתאם לשיטת העבודה של תא השמש:

• תא שמש הקולט ישירות את קרינת השמש.
• תא שמש הקולט קרינת שמש בצפיפות הספק גבוהה, עקב מיקוד קרינת השמש אל התא, מתוך שטח איסוף גדול מהרבה משטח התא עצמו. בדרך כלל משתמשים במראות קמורות, או בעדשות פרנל, כדי למקד את הקרינה לכיוון תא השמש.