El silicio monocristalino se refiere a la cristalización total del silicio en un monocristal. Actualmente, es un material ampliamente utilizado en la generación de energía fotovoltaica. Las células solares de silicio monocristalino representan la tecnología más desarrollada en el campo de las células solares de silicio. En comparación con las células solares de polisilicio y silicio amorfo, su eficiencia de conversión fotoeléctrica es la más alta. La producción de células de silicio monocristalino de alta eficiencia se basa en materiales de silicio monocristalino de alta calidad y una tecnología de procesamiento consolidada.

Las células solares de silicio monocristalino utilizan como materia prima varillas de silicio monocristalino con una pureza de hasta el 99,999 %, lo que incrementa el coste y dificulta su uso a gran escala. Para reducir costes, se han flexibilizado los requisitos de material para las aplicaciones actuales de células solares de silicio monocristalino, y algunas utilizan materiales de cabeza y cola procesados ​​por dispositivos semiconductores y materiales de silicio monocristalino de desecho, o se transforman en varillas de silicio monocristalino para células solares. La tecnología de fresado de obleas de silicio monocristalino es un método eficaz para reducir la pérdida de luz y mejorar la eficiencia de la batería.

Para reducir los costos de producción, las células solares y otras aplicaciones terrestres utilizan varillas de silicio monocristalino de nivel solar, y se han flexibilizado los indicadores de rendimiento del material. Algunos también pueden utilizar los materiales de cabeza y cola, así como los residuos de silicio monocristalino procesados ​​por dispositivos semiconductores, para fabricar varillas de silicio monocristalino para células solares. La varilla de silicio monocristalino se corta en rodajas, generalmente de unos 0,3 mm de grosor. Tras el pulido, la limpieza y otros procesos, la oblea de silicio se convierte en materia prima para su procesamiento.

Procesamiento de células solares: primero, dopaje y difusión de la oblea de silicio, dopaje general para trazas de boro, fósforo, antimonio, etc. La difusión se realiza en un horno de difusión de alta temperatura fabricado con tubos de cuarzo. Esto crea una unión P > N en la oblea de silicio. A continuación, se utiliza el método de serigrafía: la pasta fina de plata se imprime sobre el chip de silicio para crear una línea de cuadrícula. Tras la sinterización, se fabrica el electrodo posterior y la superficie con la línea de cuadrícula se recubre con una fuente de reflexión para evitar que una gran cantidad de fotones se reflejen en la superficie lisa del chip de silicio.

De esta manera, se fabrica una sola lámina de una célula solar de silicio monocristalino. Tras una inspección aleatoria, la pieza se ensambla en un módulo de células solares (panel solar) según las especificaciones requeridas, y se genera una tensión y corriente de salida determinadas mediante métodos en serie y en paralelo. Finalmente, se utiliza el marco y el material para la encapsulación. Según el diseño del sistema, el usuario puede componer el módulo de células solares en una variedad de tamaños de matrices de células solares, también conocidas como matrices solares. La eficiencia de conversión fotoeléctrica de las células solares de silicio monocristalino es de aproximadamente el 15%, y los resultados de laboratorio superan el 20%.