Monokristallines Silizium bezeichnet die vollständige Kristallisation von Siliziummaterial zu einem Einkristall. Es wird derzeit häufig zur Photovoltaik-Stromerzeugung eingesetzt. Monokristalline Silizium-Solarzellen stellen die ausgereifteste Technologie unter den siliziumbasierten Solarzellen dar. Im Vergleich zu Polysilizium- und amorphen Silizium-Solarzellen weist sie den höchsten photoelektrischen Umwandlungswirkungsgrad auf. Die Herstellung hocheffizienter monokristalliner Siliziumzellen basiert auf hochwertigen monokristallinen Siliziummaterialien und ausgereifter Verarbeitungstechnologie.

Monokristalline Silizium-Solarzellen verwenden monokristalline Siliziumstäbe mit einer Reinheit von bis zu 99,999 % als Rohstoffe, was die Kosten erhöht und die großtechnische Nutzung erschwert. Um Kosten zu sparen, wurden die Materialanforderungen für die aktuelle Anwendung monokristalliner Silizium-Solarzellen gelockert. Einige von ihnen verwenden die von Halbleiterbauelementen verarbeiteten Kopf- und Schwanzmaterialien sowie monokristalline Siliziumabfälle oder werden zu monokristallinen Siliziumstäben für Solarzellen verarbeitet. Die Technologie des Fräsens monokristalliner Siliziumwafer ist ein wirksames Mittel, um Lichtverluste zu reduzieren und die Effizienz der Batterie zu verbessern.

Um die Produktionskosten zu senken, werden für Solarzellen und andere bodengestützte Anwendungen monokristalline Siliziumstäbe auf Solarebene verwendet. Die Materialleistungsindikatoren wurden gelockert. Manche Hersteller verwenden auch die Kopf- und Schwanzmaterialien sowie Abfälle aus monokristallinem Silizium, die von Halbleiterbauelementen verarbeitet werden, um monokristalline Siliziumstäbe für Solarzellen herzustellen. Der monokristalline Siliziumstab wird in Scheiben geschnitten, die in der Regel etwa 0,3 mm dick sind. Nach dem Polieren, Reinigen und anderen Prozessen wird der Siliziumwafer zu einem Rohmaterial für die weitere Verarbeitung verarbeitet.

Bei der Herstellung von Solarzellen erfolgt zunächst die Dotierung und Diffusion des Siliziumwafers, insbesondere die Dotierung mit Spuren von Bor, Phosphor, Antimon usw. Die Diffusion erfolgt in einem Hochtemperatur-Diffusionsofen aus Quarzrohren. Dadurch entsteht ein p > n-Übergang auf dem Siliziumwafer. Anschließend wird im Siebdruckverfahren eine feine Silberpaste auf den Siliziumchip gedruckt, um ein Gitternetz zu erzeugen. Nach dem Sintern wird die Rückelektrode hergestellt. Die Oberfläche mit dem Gitternetz wird mit einer Reflexionsquelle beschichtet, um die Reflexion vieler Photonen von der glatten Oberfläche des Siliziumchips zu verhindern.

So entsteht eine einzelne Schicht einer monokristallinen Silizium-Solarzelle. Nach einer Stichprobenprüfung kann das Einzelstück gemäß den erforderlichen Spezifikationen zu einem Solarmodul (Solarpanel) zusammengebaut werden. Durch Reihen- und Parallelschaltung wird eine bestimmte Ausgangsspannung und -stromstärke erreicht. Abschließend werden Rahmen und Material zur Verkapselung verwendet. Je nach Systemdesign kann der Anwender das Solarmodul zu Solarzellen-Arrays unterschiedlicher Größe zusammenstellen. Der photoelektrische Umwandlungswirkungsgrad monokristalliner Silizium-Solarzellen liegt bei etwa 15 %, die Laborergebnisse liegen bei über 20 %.