Монокристални силицијум се односи на укупну кристализацију силицијумског материјала у облик монокристала, тренутно се широко користи као фотонапонски материјал за производњу енергије. Монокристалне силицијумске соларне ћелије су најзрелија технологија у соларним ћелијама на бази силицијума. У поређењу са полисилицијумским и аморфним силицијумским соларним ћелијама, њихова ефикасност фотоелектричне конверзије је највећа. Производња високо ефикасних монокристалних силицијумских ћелија заснива се на висококвалитетним монокристалним силицијумским материјалима и зрелој технологији обраде.

Монокристалне силицијумске соларне ћелије користе монокристалне силицијумске шипке чистоће до 99,999% као сировину, што такође повећава трошкове и отежава употребу у великим размерама. Ради уштеде трошкова, захтеви за материјалима за тренутну примену монокристалних силицијумских соларних ћелија су ублажени, а неке од њих користе материјале главе и репа обрађене полупроводничким уређајима и отпадне монокристалне силицијумске материјале, или се прерађују у монокристалне силицијумске шипке за соларне ћелије. Технологија глодања монокристалних силицијумских плочица је ефикасно средство за смањење губитка светлости и побољшање ефикасности батерије.

Да би се смањили трошкови производње, соларне ћелије и друге примене на земљи користе монокристалне силицијумске шипке на нивоу соларне енергије, а индикатори перформанси материјала су опуштени. Неки такође могу користити материјале главе и репа и отпадне монокристалне силицијумске материјале обрађене полупроводничким уређајима за израду монокристалних силицијумских шипки за соларне ћелије. Монокристална силицијумска шипка се сече на кришке, генерално дебљине око 0,3 мм. Након полирања, чишћења и других процеса, силицијумска плочица се претвара у сировину силицијумску плочицу која се затим обрађује.

Обрада соларних ћелија, пре свега на допирању и дифузији силицијумске плочице, генерално допирање траговима бора, фосфора, антимона и тако даље. Дифузија се врши у дифузионој пећи на високој температури направљеној од кварцних цеви. Ово ствара P > N спој на силицијумској плочици. Затим се користи метода сито штампе, фина сребрна паста се штампа на силицијумском чипу да би се направила мрежаста линија, а након синтеровања се прави задња електрода, а површина са мрежном линијом је прекривена извором рефлексије како би се спречило да се велики број фотона рефлектује са глатке површине силицијумског чипа.

Тако се прави један лист монокристалне силицијумске соларне ћелије. Након насумичног прегледа, један комад се може саставити у модул соларне ћелије (соларни панел) према потребним спецификацијама, а одређени излазни напон и струја се формирају серијским и паралелним методама. Коначно, оквир и материјал се користе за капсулирање. Према дизајну система, корисник може саставити модул соларне ћелије у низ соларних ћелија различитих величина, познатих и као низ соларних ћелија. Ефикасност фотоелектричне конверзије монокристалних силицијумских соларних ћелија је око 15%, а лабораторијски резултати су већи од 20%.