Ohutkalvosuunnittelu on valmistustekniikka, jossa kerrostetaan erittäin ohuita kerroksia alustalle tai alustalle. Prosessia voidaan käyttää maalipinnoitteissa, elektronisissa osissa tai aurinkokennoissa sähkön tuottamiseksi valosta. Ohut kalvo kuvaa prosessia, jossa lisätään erittäin pieniä määriä tuotetta toistuvina kerroksina, ei välttämättä kuinka paksu lopputuote on.
Varhainen elektroniikka käytti raskaita ja tilaa vieviä tyhjiöputkia ja muita osia televisioiden ja elektroniikan valmistukseen 20-luvun puolivälissä. Ajan myötä puolijohteet ja puolijohdelaitteet tulivat saataville, mikä mahdollisti elektroniikan kevyiden, pienten piirien käytön. 21-luvulle asti jatkuvat parannukset elektroniikkapiirien suunnittelussa johtivat pienempiin laitteisiin ja enemmän laskentakapasiteettia. Ohutkalvorakenne on tärkeä, koska se pystyy käyttämään pieniä määriä kalliita raaka-aineita piirien valmistamiseksi suhteellisen alhaisin kustannuksin.
Huolimatta käsityksestä, jonka mukaan ohutkalvosuunnittelussa on kyse prosessista, ei osan koosta, 21-luvun alussa kasvavat markkinat olivat joustavien piirien kehittäminen. Sen sijaan, että käyttäisivät jäykkiä piirilevyjä, kehittäjät voivat nyt luoda elektronisia osia erittäin ohuille, taipuisille muoveille. Markkina, joka hyötyi tästä parannuksesta, oli aurinkosähkö.
Aurinkopaneelit 20-luvun alussa ja puolivälissä olivat raskaita, jäykkiä paneeleja, jotka tehtiin kiinteästä lasista ja paksuista kerroksista sähköä tuottavia materiaaleja. Ajan myötä ohutkalvosuunnittelu johti jäykkään paneeleihin, joiden paino oli paljon pienempi, mikä vähensi asennusaikaa ja -kustannuksia. Lisäksi ohut kalvot mahdollistivat aurinkopaneelien sijoittamisen kannettaviin laskimiin, radioihin ja matkapuhelimiin tai latureihin edullisesti. 20-luvun lopulla aurinkokennoja valmistettiin ensimmäisen kerran muovikalvolle, jolloin paneeli voitiin rullata varastointia varten tai asentaa rakennuksen tai ajoneuvon ulkopinnaksi.
Energiatehokkuus, mittaus siitä, kuinka paljon auringonvaloa muunnetaan sähköksi, oli alhainen varhaisissa aurinkosähkörakenteissa. Aurinkopaneeleista valmistettu sähkö varastoitiin tyypillisesti akkuihin, joilla oli omat tehokkuusrajoituksensa. Oli tärkeää maksimoida aurinkorakenteiden energiatehokkuus, ja ohutkalvosuunnittelu mahdollisti tehokkuuden nousemisen yli 20 prosenttiin 21-luvun alussa, ja lisäparannuksia odotettiin, kun uusia materiaaleja testattiin.
21-luvulla aurinkoohutkalvoissa käytettiin joko kiteisen ja ei-kiteisen tai amorfisen piin seosta. Kiteistä piitä voidaan verrata hiekkaan, jossa molekyyleillä on kiinteä, säännöllinen rakenne. Amorfinen materiaali on kuin lasi, jossa molekyylit ovat satunnaisempia erilaisilla fysikaalisilla ja sähköisillä ominaisuuksilla.
Samaan aikaan aurinkokennoihin kehitettiin metalliseoksia, jotka voisivat tuottaa sähköä valosta. Kupari-indiumgallium-selenidi (CIGS) ja kadmiumtelluridi (CdTe) olivat kaksi teknologiaa, joita käytettiin piin vaihtoehtona. Nämä metallit, vaikkakin myrkyllisiä joissakin tapauksissa, olivat jäykästi kiinnitetty ohutkalvon suunnitteluun, eikä niitä pidetty tuolloin ympäristöhaittoina. Kaikissa tapauksissa valmistajat valitsivat tietyn mallin luodakseen korkeimman tehokkuuden yksikkökustannuksia kohden saadakseen markkinaetua.
Joitakin tuotteita voidaan ruiskuttaa lasi- tai kalvopohjalle maalaamisen tapaan. Sähköä johtavien ja johtamattomien materiaalien vuorottelevat kerrokset voivat luoda elektronisia piirejä. Toinen prosessi ohuiden kalvojen kerrostamiseksi on sputterointi, jossa materiaali höyrystetään ja sille annetaan sähkövaraus, jolloin se vetäytyy perusmateriaaliin vastakkaisella varauksella. Laservaloa voidaan käyttää materiaalien höyrystämiseen alustalle kerrostettaviksi. Plasmaa, korkean energian sähköpurkausta, voidaan käyttää materiaalien siirtämiseen joissakin ohutkalvomalleissa.