电解质是电池核心，电解质性能直接决定电池工作温度和性能。目前大量应用于SOFC的电解质是全稳定ZrO2陶瓷。纯ZrO2在1000℃电导率很低，只有10 -7S•cm-1，接近于绝缘物质。在ZrO2中掺入某些二价或三价金属氧化物(如CaO，Y2O3)，低价金属离子占据了Zr4+位置，结果仅使ZrO2从室温到高温(1000℃)都有稳定的相结构(萤石结构)，而且由于电中性要求，在材料中产生了大量的O2-空位，因而增加了ZrO2的离子电导率，使其高温(800~1000℃)电导率达到10-2~10-1S•cm-1以上，同时扩展了离子导电的氧分压范围。目前常用Y2O3稳定ZrO2 (简称YSZ)为电解质材料，其离子电导率在氧分压变化十几个数量级时，都不发生明显变化。

      电极材料本身首先是一种催化剂。对SOFC阳极材料，要求电子电导高，在还原气氛中稳定并保持良好透气性。常用的材料是Ni粉弥散在YSZ中的金属陶瓷。SOFC阴极材料在高温氧气氛环境工作，起传递电子和扩散氧作用，应是多孔洞的电子导电性薄膜。要求阴极材料具有高电导率、高温抗氧化性以及高温热稳定性，并且不与电解质发生化学反应。大量实验证明LaxSr1- xMnO3是首选的阴极材料。

      连接体材料在单电池间起连接作用，并将阳极侧的燃料气体与阴极侧氧化气体(氧气或空气) 隔离开来。在SOFC中，要求连接体材料在高温下、氧化和还原气氛中组成稳定、晶相稳定、化学性能稳定，热膨胀性能与电解质组元材料相匹配，同时具有良好的气密性和高温下良好的导电性能。钙钛矿结构的铬酸镧(LaCrO3)常用作SOFC连接体材料，此外高温低膨胀合金材料作为平板型SOFC连接体材料也是研究的热点。