Monokristalni silicij odnosi se na ukupnu kristalizaciju silicijevog materijala u monokristalni oblik, trenutno se široko koristi kao fotonaponski materijal za proizvodnju energije. Monokristalne silicijeve solarne ćelije su najzrelija tehnologija među solarnim ćelijama na bazi silicija. U odnosu na polisilicijske i amorfne silicijske solarne ćelije, njihova učinkovitost fotoelektrične pretvorbe je najveća. Proizvodnja visokoučinkovitih monokristalnih silicijskih ćelija temelji se na visokokvalitetnim monokristalnim silicijskim materijalima i zreloj tehnologiji obrade.

Monokristalne silicijske solarne ćelije koriste monokristalne silicijske šipke čistoće do 99,999% kao sirovinu, što također povećava troškove i otežava korištenje u velikim razmjerima. Kako bi se uštedjeli troškovi, zahtjevi za materijalima za trenutnu primjenu monokristalnih silicijskih solarnih ćelija su ublaženi, a neke od njih koriste materijale glave i repa obrađene poluvodičkim uređajima i otpadne monokristalne silicijske materijale ili se izrađuju u monokristalne silicijske šipke za solarne ćelije. Tehnologija glodanja monokristalnih silicijskih pločica učinkovito je sredstvo za smanjenje gubitka svjetlosti i poboljšanje učinkovitosti baterije.

Kako bi se smanjili troškovi proizvodnje, solarne ćelije i druge zemaljske primjene koriste monokristalne silicijeve šipke na solarnoj razini, a pokazatelji učinkovitosti materijala su ublaženi. Neki također mogu koristiti materijale glave i repa te otpadne monokristalne silicijeve materijale obrađene poluvodičkim uređajima za izradu monokristalnih silicijskih šipki za solarne ćelije. Monokristalna silicijska šipka se reže na kriške, obično debljine oko 0,3 mm. Nakon poliranja, čišćenja i drugih procesa, silicijska pločica se pretvara u sirovinu za obradu.

Obrada solarnih ćelija, prije svega na dopiranju i difuziji silicijske pločice, općenito dopiranje tragovima bora, fosfora, antimona i tako dalje. Difuzija se provodi u visokotemperaturnoj difuzijskoj peći izrađenoj od kvarcnih cijevi. To stvara P > N spoj na silicijskoj pločici. Zatim se koristi metoda sitotiska, fina srebrna pasta se tiska na silicijski čip kako bi se napravila mrežasta linija, a nakon sinteriranja se izrađuje stražnja elektroda, a površina s mrežastom linijom se prekriva izvorom refleksije kako bi se spriječilo da se veliki broj fotona odbija od glatke površine silicijskog čipa.

Tako se izrađuje jedan list monokristalne silicijske solarne ćelije. Nakon nasumične provjere, jedan komad može se sastaviti u modul solarne ćelije (solarni panel) prema potrebnim specifikacijama, a određeni izlazni napon i struja formiraju se serijskim i paralelnim metodama. Konačno, okvir i materijal se koriste za enkapsulaciju. Prema dizajnu sustava, korisnik može sastaviti modul solarne ćelije u niz solarnih ćelija različitih veličina, poznatih i kao niz solarnih ćelija. Učinkovitost fotoelektrične pretvorbe monokristalnih silicijskih solarnih ćelija je oko 15%, a laboratorijski rezultati su veći od 20%.