Monokristalni silicijum se odnosi na ukupnu kristalizaciju silicijumskog materijala u monokristalni oblik, trenutno se široko koristi kao fotonaponski materijal za proizvodnju energije. Monokristalne silicijumske solarne ćelije su najzrelija tehnologija među solarnim ćelijama na bazi silicija. U poređenju sa polisilicijumskim i amorfnim silicijumskim solarnim ćelijama, njihova efikasnost fotoelektrične konverzije je najveća. Proizvodnja visokoefikasnih monokristalnih silicijumskih ćelija zasniva se na visokokvalitetnim monokristalnim silicijumskim materijalima i zreloj tehnologiji obrade.

Monokristalne silicijumske solarne ćelije koriste monokristalne silicijumske šipke čistoće do 99,999% kao sirovinu, što također povećava troškove i otežava upotrebu u velikim razmjerima. Kako bi se uštedjeli troškovi, zahtjevi za materijalima za trenutnu primjenu monokristalnih silicijumskih solarnih ćelija su ublaženi, a neke od njih koriste materijale za glavu i rep obrađene poluprovodničkim uređajima i otpadne monokristalne silicijumske materijale ili se od njih prave monokristalne silicijumske šipke za solarne ćelije. Tehnologija glodanja monokristalnih silicijumskih pločica je efikasno sredstvo za smanjenje gubitka svjetlosti i poboljšanje efikasnosti baterije.

Kako bi se smanjili troškovi proizvodnje, solarne ćelije i druge zemaljske primjene koriste monokristalne silicijumske šipke na solarnom nivou, a pokazatelji performansi materijala su ublaženi. Neki također mogu koristiti materijale glave i repa i otpadne monokristalne silicijumske materijale obrađene poluprovodničkim uređajima za izradu monokristalnih silicijumskih šipki za solarne ćelije. Monokristalna silicijumska šipka se reže na kriške, obično debljine oko 0,3 mm. Nakon poliranja, čišćenja i drugih procesa, silicijumska pločica se pretvara u sirovinu za silicijumsku pločicu koja se zatim obrađuje.

Obrada solarnih ćelija, prije svega na dopiranju i difuziji silicijumske pločice, općenito dopiranje tragovima bora, fosfora, antimona i tako dalje. Difuzija se provodi u visokotemperaturnoj difuzijskoj peći napravljenoj od kvarcnih cijevi. To stvara P>N spoj na silicijumskoj pločici. Zatim se koristi metoda sitotiska, fina srebrna pasta se štampa na silicijumskom čipu kako bi se napravila mrežasta linija, a nakon sinterovanja se izrađuje zadnja elektroda, a površina s mrežom se prekriva izvorom refleksije kako bi se spriječilo da se veliki broj fotona reflektuje od glatke površine silicijumskog čipa.

Na taj način se izrađuje jedan list monokristalne silicijumske solarne ćelije. Nakon nasumične inspekcije, jedan komad se može sastaviti u modul solarne ćelije (solarni panel) prema potrebnim specifikacijama, a određeni izlazni napon i struja se formiraju serijskim i paralelnim metodama. Konačno, okvir i materijal se koriste za enkapsulaciju. Prema dizajnu sistema, korisnik može sastaviti modul solarne ćelije u niz solarnih ćelija različitih veličina, poznatih i kao niz solarnih ćelija. Efikasnost fotoelektrične konverzije monokristalnih silicijumskih solarnih ćelija je oko 15%, a laboratorijski rezultati su veći od 20%.