Panourile fotovoltaice monocristaline sunt formate dintr-un singur cristal mare de siliciu si are un model mozaic. Procesul de fabricaţie al acestor panouri este mai dificil, acestea trecând prin procedeul Czochralski, utilizat la fabricarea de bare lungi monocristaline. Înainte de tăierea plăcilor necesare celulelor, barele cilindrice rezultate se ajustează astfel încât să prezinte o secţiune pătrată.
Spre deosebire de panourile policristaline, panourile monocristaline au o suprafaţă uniformă şi aceeaşi culoare. Datorită existenţei unui singur cristal şi foarte pur, aceste panouri sunt mult mai scumpe dar mai eficiente.
Aceste tipuri de panouri solare sunt cele mai eficiente în absorbţia luminii soarelui şi a conversiei acestuia în energie electrică. Panourile monocristaline fac faţă cel mai bine în condiţii de lumină mai redusă, când celelalte tipuri de panouri solare sunt mai ineficiente.

Avantajele panourilor solare monocristaline
• Au randamentul cel mai ridicat, între 15 – 20%, fiind create dintr-un silicon foarte pur. Randamentul acestor tipuri de panouri rămâne aproape constant pe întreaga durată de viaţă;
• În domeniul luminii difuze, panourile monocristaline au un randament energetic superior altor tipuri de celule;
• Din punct de vedere al spaţiului disponibil pentru montat, panourile monocristaline reprezintă cea mai bună opţiune, capacitatea instalată fiind mai mare decât în cazul panourilor solare policristaline sau a panourilor solare amorfe
• Panourile monocristaline au o durată de viaţă mare, majoritatea producătorilor prezentând o garanţie pentru puterea de ieşire de 80% pe cel puţin 25 de ani.
Dezavantajele panourilor solare monocristaline
• Procesul tehnologic de fabricaţie este mai complex, prezentând astfel un cost mai ridicat decât în cazul celorlalte tehnologii;
• Investiţia în panourile fotovoltaice monocristaline se recuperează într-o perioadă mai mare;
• Datorită procedeului Czochralski folosit pentru producerea acestor tipuri de panouri, o mare parte din cantitatea de silicon originală se pierde;
• Panourile monocristaline sunt mai puţin eficiente în condiţii de temperaturi ridicate.