Монокристалният силиций се отнася до цялостната кристализация на силициевия материал в монокристална форма. В момента е широко използван фотоволтаичен материал за производство на енергия. Монокристалните силициеви слънчеви клетки са най-зрялата технология в силициевите слънчеви клетки. В сравнение с полисилициевите и аморфните силициеви слънчеви клетки, тяхната ефективност на фотоелектрическото преобразуване е най-висока. Производството на високоефективни монокристални силициеви клетки се основава на висококачествени монокристални силициеви материали и зряла технология за обработка.

Монокристалните силициеви слънчеви клетки използват монокристални силициеви пръчки с чистота до 99,999% като суровина, което също увеличава цената и е трудно за използване в голям мащаб. За да се спестят разходи, изискванията за материали за настоящото приложение на монокристални силициеви слънчеви клетки са облекчени и някои от тях използват материалите на главата и опашката, обработени от полупроводникови устройства и отпадъчни монокристални силициеви материали, или се превръщат в монокристални силициеви пръчки за слънчеви клетки. Технологията за фрезоване на монокристални силициеви пластини е ефективно средство за намаляване на загубите на светлина и подобряване на ефективността на батерията.

За да се намалят производствените разходи, слънчевите клетки и други наземни приложения използват монокристални силициеви пръчки на слънчево ниво, а показателите за ефективност на материала са облекчени. Някои могат също да използват материалите на главата и опашката и отпадъчните монокристални силициеви материали, обработени от полупроводникови устройства, за да направят монокристални силициеви пръчки за слънчеви клетки. Монокристалният силициев прът се нарязва на резени, обикновено с дебелина около 0,3 мм. След полиране, почистване и други процеси, силициевата пластина се превръща в суровина силициева пластина, която се преработва.

Обработката на слънчеви клетки, на първо място, се извършва чрез легиране и дифузия на силициевата пластина, като общото легиране включва следи от бор, фосфор, антимон и т.н. Дифузията се извършва във високотемпературна дифузионна пещ, изработена от кварцови тръби. Това създава P > N преход върху силициевата пластина. След това се използва методът на ситопечат, фината сребърна паста се отпечатва върху силициевия чип, за да се образува мрежова линия, и след синтероване се изработва задният електрод, а повърхността с мрежова линия се покрива с източник на отражение, за да се предотврати отразяването на голям брой фотони от гладката повърхност на силициевия чип.

По този начин се изработва един лист монокристална силициева слънчева клетка. След произволна проверка, единичната част може да бъде сглобена в модул на слънчева клетка (слънчев панел) съгласно необходимите спецификации, като определено изходно напрежение и ток се формират чрез последователни и паралелни методи. Накрая, рамката и материалът се използват за капсулиране. Според проектирането на системата, потребителят може да композира модула на слънчевата клетка в различни размери масив от слънчеви клетки, известен още като масив от слънчеви клетки. Ефективността на фотоелектрическото преобразуване на монокристалните силициеви слънчеви клетки е около 15%, а лабораторните резултати са над 20%.