Monokristalline Photovoltaik- oder Solarzellen sind die Klassiker der Solartechnologie. Sie werden bereits seit mehreren Jahrzehnten für die Raumfahrt hergestellt. Da sie den höchsten Wirkungsgrad haben, werden sie überall dort eingesetzt, wo höchste Effizienz gefragt ist, wie z.B. bei Satelliten die den Erdball für Jahre umkreisen. Über ein Drittel aller verwendeten Solarzellen sind heute aus monokristallinem Silizium. Der elektrische Modul-Wirkungsgrad bewegt sich zwischen 14 % und 18%. Hochleistungszellen erreichen inzwischen 21 % Wirkungsgrad. Der tatsächliche Wirkungsgrad der Module liegt allerdings bei 11,5 bis 14,6%. Bei speziellen Anwendungen (z.B. in der Raumfahrt) kann der Wirkungsgrad weit darüber liegen.
Monokristalline Solarzellen sind in der Herstellung sehr teuer (teurer als polykristalline), halten allerdings nachweislich sehr lange und erwirtschaften dabei stabile Erträge. Diese bereits bewiesene Nachhaltigkeit von monokristallinen Solarzellen macht sie unverzichtbar bei einer Investition mit einer Laufzeit von 20 Jahren.