Το μονοκρυσταλλικό πυρίτιο αναφέρεται στη συνολική κρυστάλλωση του πυριτικού υλικού σε μονοκρυσταλλική μορφή, που χρησιμοποιείται ευρέως σήμερα σε φωτοβολταϊκά υλικά παραγωγής ενέργειας. Τα μονοκρυσταλλικά ηλιακά κύτταρα πυριτίου αποτελούν την πιο ώριμη τεχνολογία στα ηλιακά κύτταρα με βάση το πυρίτιο. Σε σχέση με τα ηλιακά κύτταρα πολυπυριτίου και άμορφου πυριτίου, η φωτοηλεκτρική τους απόδοση μετατροπής είναι η υψηλότερη. Η παραγωγή μονοκρυσταλλικών κυττάρων πυριτίου υψηλής απόδοσης βασίζεται σε υψηλής ποιότητας μονοκρυσταλλικά υλικά πυριτίου και σε ώριμη τεχνολογία επεξεργασίας.

Τα μονοκρυσταλλικά ηλιακά κύτταρα πυριτίου χρησιμοποιούν ράβδους μονοκρυσταλλικού πυριτίου με καθαρότητα έως και 99,999% ως πρώτες ύλες, γεγονός που αυξάνει επίσης το κόστος και είναι δύσκολο να χρησιμοποιηθεί σε μεγάλη κλίμακα. Για την εξοικονόμηση κόστους, οι απαιτήσεις υλικών για την τρέχουσα εφαρμογή των μονοκρυσταλλικών ηλιακών κυττάρων πυριτίου έχουν χαλαρώσει και ορισμένα από αυτά χρησιμοποιούν τα υλικά κεφαλής και ουράς που επεξεργάζονται οι ημιαγωγικές συσκευές και τα απόβλητα μονοκρυσταλλικών υλικών πυριτίου ή μετατρέπονται σε ράβδους μονοκρυσταλλικού πυριτίου για ηλιακά κύτταρα. Η τεχνολογία της άλεσης πλακιδίων μονοκρυσταλλικού πυριτίου είναι ένα αποτελεσματικό μέσο για τη μείωση της απώλειας φωτός και τη βελτίωση της απόδοσης της μπαταρίας.

Προκειμένου να μειωθεί το κόστος παραγωγής, τα ηλιακά κύτταρα και άλλες επίγειες εφαρμογές χρησιμοποιούν ράβδους μονοκρυσταλλικού πυριτίου σε ηλιακό επίπεδο, και οι δείκτες απόδοσης των υλικών έχουν χαλαρώσει. Ορισμένα μπορούν επίσης να χρησιμοποιήσουν τα υλικά κεφαλής και ουράς και τα απόβλητα μονοκρυσταλλικών υλικών πυριτίου που υποβάλλονται σε επεξεργασία από ημιαγωγικές συσκευές για την κατασκευή μονοκρυσταλλικών ράβδων πυριτίου για ηλιακά κύτταρα. Η ράβδος μονοκρυσταλλικού πυριτίου κόβεται σε φέτες, γενικά πάχους περίπου 0,3 mm. Μετά από στίλβωση, καθαρισμό και άλλες διεργασίες, η πλακέτα πυριτίου μετατρέπεται σε πρώτη ύλη πλακέτας πυριτίου προς επεξεργασία.

Η επεξεργασία των ηλιακών κυψελών, πρώτα απ 'όλα στην πρόσμιξη και διάχυση του πλακιδίου πυριτίου, η γενική πρόσμιξη για ίχνη βορίου, φωσφόρου, αντιμονίου και ούτω καθεξής. Η διάχυση πραγματοποιείται σε έναν κλίβανο διάχυσης υψηλής θερμοκρασίας κατασκευασμένο από σωλήνες χαλαζία. Αυτό δημιουργεί μια σύνδεση P > N στο πλακίδιο πυριτίου. Στη συνέχεια, χρησιμοποιείται η μέθοδος εκτύπωσης με μεταξοτυπία, η λεπτή πάστα αργύρου εκτυπώνεται στο τσιπ πυριτίου για να δημιουργήσει μια γραμμή πλέγματος και, μετά την πυροσυσσωμάτωση, κατασκευάζεται το πίσω ηλεκτρόδιο και η επιφάνεια με μια γραμμή πλέγματος επικαλύπτεται με μια πηγή ανάκλασης για να αποτραπεί η ανάκλαση μεγάλου αριθμού φωτονίων από την λεία επιφάνεια του τσιπ πυριτίου.

Έτσι, κατασκευάζεται ένα ενιαίο φύλλο μονοκρυσταλλικού ηλιακού στοιχείου πυριτίου. Μετά από τυχαίο έλεγχο, το ενιαίο κομμάτι μπορεί να συναρμολογηθεί σε μια μονάδα ηλιακού στοιχείου (ηλιακό πάνελ) σύμφωνα με τις απαιτούμενες προδιαγραφές και μια συγκεκριμένη τάση και ρεύμα εξόδου σχηματίζονται με σειριακές και παράλληλες μεθόδους. Τέλος, το πλαίσιο και το υλικό χρησιμοποιούνται για την ενθυλάκωση. Σύμφωνα με τον σχεδιασμό του συστήματος, ο χρήστης μπορεί να συνθέσει τη μονάδα ηλιακού στοιχείου σε μια ποικιλία διαφορετικών μεγεθών συστοιχίας ηλιακών κυττάρων, γνωστή και ως συστοιχία ηλιακών κυττάρων. Η απόδοση φωτοηλεκτρικής μετατροπής των μονοκρυσταλλικών ηλιακών στοιχείων πυριτίου είναι περίπου 15% και τα εργαστηριακά αποτελέσματα είναι πάνω από 20%.