A monokristályos szilícium a szilícium anyag egyetlen kristályformába történő teljes kristályosodását jelenti, jelenleg széles körben használt fotovoltaikus energiatermelő anyag. A monokristályos szilícium napelemek a szilícium alapú napelemek legfejlettebb technológiáját képviselik a poliszilícium és az amorf szilícium napelemekhez képest, fotoelektromos konverziós hatásfoka a legmagasabb. A nagy hatékonyságú monokristályos szilícium cellák gyártása kiváló minőségű monokristályos szilícium anyagokon és érett feldolgozási technológián alapul.

A monokristályos szilícium napelemek akár 99,999%-os tisztaságú monokristályos szilícium rudakat használnak alapanyagként, ami szintén növeli a költségeket, és nehéz nagymértékben felhasználni őket. A költségmegtakarítás érdekében a monokristályos szilícium napelemek jelenlegi alkalmazásának anyagkövetelményeit enyhítették, és némelyikük félvezető eszközök és hulladék monokristályos szilícium anyagok által feldolgozott fej- és farokanyagokat használja fel, vagy monokristályos szilícium rudakat készít napelemekhez. A monokristályos szilícium ostyaőrlés technológiája hatékony eszköz a fényveszteség csökkentésére és az akkumulátor hatékonyságának javítására.

A termelési költségek csökkentése érdekében a napelemek és más földi alkalmazások napelemes monokristályos szilícium rudakat használnak, és az anyagteljesítmény-mutatókat enyhítették. Egyesek a félvezető eszközök által feldolgozott fej- és farokanyagokat, valamint a monokristályos szilícium hulladékanyagait is felhasználhatják napelemekhez való monokristályos szilícium rudak előállításához. A monokristályos szilícium rudat általában körülbelül 0,3 mm vastag szeletekre vágják. Polírozás, tisztítás és egyéb folyamatok után a szilícium ostyából nyersanyagként szilícium ostyát készítenek a feldolgozáshoz.

A napelemek feldolgozása során elsősorban a szilíciumlap adalékolását és diffúzióját végzik, általános adalékolást alkalmazva nyomnyi mennyiségű bór, foszfor, antimon stb. esetén. A diffúziót kvarccsövekből készült magas hőmérsékletű diffúziós kemencében végzik. Ez egy P > N átmenetet hoz létre a szilíciumlapon. Ezután szitanyomásos módszert alkalmaznak, finom ezüstpasztát nyomtatnak a szilíciumlapra egy rácsvonal létrehozásához, majd szinterezés után elkészítik a hátsó elektródát, és a rácsvonallal ellátott felületet egy visszaverődési forrással vonják be, hogy megakadályozzák a nagyszámú foton visszaverődését a szilíciumlapka sima felületéről.

Így egyetlen monokristályos szilícium napelemlap készül. Véletlenszerű ellenőrzés után az egyetlen darabból a szükséges specifikációknak megfelelően napelemmodul (napelem) állítható össze, és soros és párhuzamos módszerekkel meghatározott kimeneti feszültséget és áramot alakítanak ki. Végül keretet és anyagot használnak a tokozáshoz. A rendszertervnek megfelelően a felhasználó a napelemmodulból különböző méretű napelemtömböket, más néven napelemtömböket állíthat össze. A monokristályos szilícium napelemek fotoelektromos konverziós hatásfoka körülbelül 15%, a laboratóriumi eredmények pedig meghaladják a 20%-ot.