周期律表のⅢ族のガリウム（Ga）とⅤ族のヒ素（As）を主原料とする化合物半導体を用いた太陽電池。直接遷移型の半導体のため光吸収係数が大きく変換効率が高い。In や P など他の元素を添加することでバンドギャップを調整できるため、異なる吸収波長帯を持つ複数の膜を積層することにより、広い波長範囲で光を吸収することができる。3 層程度の積層構造が用いられることが多いが、より高効率を得る為に 6 層程度まで積層化することにより最高効率を得た報告もある。また、宇宙線などの放射線損傷に対し高い耐久性を持つため、宇宙用太陽電池として有効である。ただし、GaAs の半導体製造コストが他の太陽電池に比べ非常に高いため、宇宙用や集光用などに用途が限定されている。