Monokrystaliczny krzem odnosi się do ogólnej krystalizacji materiału krzemowego w formę pojedynczego kryształu, jest obecnie szeroko stosowanym materiałem do wytwarzania energii fotowoltaicznej, monokrystaliczne ogniwa słoneczne krzemowe są najbardziej dojrzałą technologią w ogniwach słonecznych na bazie krzemu, w porównaniu do polikrystalicznych i amorficznych ogniw słonecznych krzemowych, ich wydajność konwersji fotoelektrycznej jest najwyższa. Produkcja wysokowydajnych monokrystalicznych ogniw krzemowych opiera się na wysokiej jakości monokrystalicznych materiałach krzemowych i dojrzałej technologii przetwarzania.

Monokrystaliczne krzemowe ogniwa słoneczne wykorzystują monokrystaliczne pręty krzemowe o czystości do 99,999% jako surowce, co również zwiększa koszty i jest trudne do wykorzystania na dużą skalę. Aby obniżyć koszty, wymagania materiałowe dla obecnego zastosowania monokrystalicznych krzemowych ogniw słonecznych zostały złagodzone, a niektóre z nich wykorzystują materiały głowicy i ogona przetworzone przez urządzenia półprzewodnikowe i odpadowe monokrystaliczne materiały krzemowe lub są wytwarzane w monokrystaliczne pręty krzemowe do ogniw słonecznych. Technologia frezowania monokrystalicznych płytek krzemowych jest skutecznym sposobem na zmniejszenie strat światła i poprawę wydajności baterii.

Aby obniżyć koszty produkcji, ogniwa słoneczne i inne naziemne zastosowania wykorzystują monokrystaliczne pręty krzemowe na poziomie słonecznym, a wskaźniki wydajności materiałów zostały złagodzone. Niektóre mogą również wykorzystywać materiały głowicy i ogona oraz odpady monokrystalicznych materiałów krzemowych przetwarzanych przez urządzenia półprzewodnikowe do produkcji monokrystalicznych prętów krzemowych do ogniw słonecznych. Monokrystaliczny pręt krzemowy jest cięty na plasterki, zazwyczaj o grubości około 0,3 mm. Po polerowaniu, czyszczeniu i innych procesach, krzemowy wafel jest przetwarzany na surowiec krzemowy do przetworzenia.

Przetwarzanie ogniw słonecznych, przede wszystkim na krzemowym waflu domieszkowanie i dyfuzja, ogólne domieszkowanie śladowymi ilościami boru, fosforu, antymonu itd. Dyfuzja jest przeprowadzana w wysokotemperaturowym piecu dyfuzyjnym wykonanym z rur kwarcowych. Tworzy to złącze P > N na krzemowym waflu. Następnie stosowana jest metoda sitodruku, drobna pasta srebrna jest nadrukowywana na krzemowym chipie, aby utworzyć linię siatki, a po spiekaniu wykonywana jest tylna elektroda, a powierzchnia z linią siatki jest powlekana źródłem odbicia, aby zapobiec odbijaniu się dużej liczby fotonów od gładkiej powierzchni krzemowego chipa.

W ten sposób powstaje pojedynczy arkusz monokrystalicznego krzemowego ogniwa słonecznego. Po losowej inspekcji pojedynczy element może zostać zmontowany w moduł ogniwa słonecznego (panel słoneczny) zgodnie z wymaganymi specyfikacjami, a określone napięcie wyjściowe i prąd są formowane metodami szeregowymi i równoległymi. Na koniec rama i materiał są używane do enkapsulacji. Zgodnie z projektem systemu użytkownik może skomponować moduł ogniwa słonecznego w szereg ogniw słonecznych o różnych rozmiarach, znany również jako układ ogniw słonecznych. Sprawność konwersji fotoelektrycznej monokrystalicznych krzemowych ogniw słonecznych wynosi około 15%, a wyniki laboratoryjne przekraczają 20%.