Siliciul monocristalin se referă la cristalizarea generală a materialului de siliciu într-o formă monocristalină, fiind în prezent un material fotovoltaic utilizat pe scară largă pentru generarea de energie. Celulele solare din siliciu monocristalin reprezintă cea mai matură tehnologie în domeniul celulelor solare pe bază de siliciu. În comparație cu celulele solare din polisilicon și siliciu amorf, eficiența conversiei fotoelectrice este cea mai mare. Producția de celule din siliciu monocristalin de înaltă eficiență se bazează pe materiale din siliciu monocristalin de înaltă calitate și pe o tehnologie de procesare matură.

Celulele solare din siliciu monocristalin utilizează ca materie primă bare de siliciu monocristalin cu o puritate de până la 99,999%, ceea ce crește și costul și este dificil de utilizat la scară largă. Pentru a economisi costurile, cerințele de materiale pentru aplicarea actuală a celulelor solare din siliciu monocristalin au fost relaxate, iar unele dintre ele utilizează materialele capului și coada prelucrate de dispozitivele semiconductoare și materiale reziduale din siliciu monocristalin sau sunt transformate în bare de siliciu monocristalin pentru celule solare. Tehnologia de măcinare a plachetelor de siliciu monocristalin este un mijloc eficient de a reduce pierderile de lumină și de a îmbunătăți eficiența bateriei.

Pentru a reduce costurile de producție, celulele solare și alte aplicații terestre utilizează bare de siliciu monocristalin la nivel solar, iar indicatorii de performanță ai materialelor au fost relaxați. Unele pot folosi, de asemenea, materialele de cap și coadă, precum și materialele reziduale de siliciu monocristalin prelucrate de dispozitivele semiconductoare pentru a produce bare de siliciu monocristalin pentru celulele solare. Bara de siliciu monocristalin este tăiată în felii, în general de aproximativ 0,3 mm grosime. După lustruire, curățare și alte procese, placheta de siliciu este transformată în materie primă pentru plachetă de siliciu care urmează să fie procesată.

Prelucrarea celulelor solare se face în primul rând prin doparea și difuzia plachetei de siliciu, dopând în general urme de bor, fosfor, antimoniu și așa mai departe. Difuzia se realizează într-un cuptor de difuzie la temperatură înaltă, realizat din tuburi de cuarț. Aceasta creează o joncțiune P > N pe placheta de siliciu. Apoi, se utilizează metoda serigrafiei, pasta fină de argint este imprimată pe cipul de siliciu pentru a forma o linie de grilă, iar după sinterizare, se realizează electrodul posterior, iar suprafața cu o linie de grilă este acoperită cu o sursă de reflexie pentru a preveni reflectarea unui număr mare de fotoni de pe suprafața netedă a cipului de siliciu.

Astfel, se realizează o singură foaie a unei celule solare din siliciu monocristalin. După o inspecție aleatorie, piesa unică poate fi asamblată într-un modul de celulă solară (panou solar) conform specificațiilor necesare, iar o anumită tensiune și curent de ieșire sunt formate prin metode serie și paralel. În cele din urmă, cadrul și materialul sunt utilizate pentru încapsulare. Conform designului sistemului, utilizatorul poate compune modulul de celulă solară într-o varietate de dimensiuni diferite de matrice de celule solare, cunoscută și sub denumirea de matrice de celule solare. Eficiența conversiei fotoelectrice a celulelor solare din siliciu monocristalin este de aproximativ 15%, iar rezultatele de laborator sunt mai mari de 20%.