Монокристалічний кремній відноситься до методу кристалізації кремнієвого матеріалу в монокристалічній формі, який наразі широко використовується як матеріал для виробництва фотоелектричної енергії. Монокристалічні кремнієві сонячні елементи є найсучаснішою технологією серед кремнієвих сонячних елементів. Порівняно з полікремнієвими та аморфними кремнієвими сонячними елементами, їхня ефективність фотоелектричного перетворення є найвищою. Виробництво високоефективних монокристалічних кремнієвих елементів базується на високоякісних монокристалічних кремнієвих матеріалах та зрілій технології обробки.

Монокристалічні кремнієві сонячні елементи використовують як сировину монокристалічні кремнієві стрижні з чистотою до 99,999%, що також збільшує вартість і ускладнює використання у великих масштабах. Для економії коштів вимоги до матеріалів для поточного застосування монокристалічних кремнієвих сонячних елементів були послаблені, і деякі з них використовують матеріали головки та хвоста, оброблені напівпровідниковими пристроями, та відходи монокристалічного кремнію, або виготовляють монокристалічні кремнієві стрижні для сонячних елементів. Технологія фрезерування монокристалічних кремнієвих пластин є ефективним засобом зменшення втрат світла та підвищення ефективності акумулятора.

Для зниження виробничих витрат у сонячних елементах та інших наземних системах використовуються монокристалічні кремнієві стрижні сонячного рівня, а показники ефективності матеріалу були послаблені. Деякі також можуть використовувати матеріали головки та хвоста, а також відходи монокристалічного кремнію, оброблені напівпровідниковими пристроями, для виготовлення монокристалічних кремнієвих стрижнів для сонячних елементів. Монокристалічний кремнієвий стрижень нарізають на скибочки, зазвичай товщиною близько 0,3 мм. Після полірування, очищення та інших процесів кремнієва пластина перетворюється на сировину для подальшої обробки.

Обробка сонячних елементів, перш за все, легування та дифузія кремнієвої пластини, загальне легування слідовими кількостями бору, фосфору, сурми тощо. Дифузія здійснюється у високотемпературній дифузійній печі, виготовленій з кварцових трубок. Це створює перехід P > N на кремнієвій пластині. Потім використовується метод трафаретного друку, тонка срібна паста наноситься на кремнієвий чіп, утворюючи лінію сітки, а після спікання виготовляється задній електрод, а поверхня з лінією сітки покривається джерелом відбиття, щоб запобігти відбиттю великої кількості фотонів від гладкої поверхні кремнієвого чіпа.

Таким чином, виготовляється цільний лист монокристалічного кремнієвого сонячного елемента. Після вибіркової перевірки цільний елемент можна зібрати в модуль сонячного елемента (сонячну панель) відповідно до необхідних специфікацій, а певна вихідна напруга та струм формуються послідовним та паралельним методами. Нарешті, для герметизації використовується каркас та матеріал. Відповідно до конструкції системи, користувач може зібрати модуль сонячного елемента в масив сонячних елементів різних розмірів, також відомий як масив сонячних елементів. Коефіцієнт фотоелектричного перетворення монокристалічних кремнієвих сонячних елементів становить близько 15%, а лабораторні результати - понад 20%.