Monokristalliline räni viitab ränimaterjali üldisele kristalliseerumisele monokristalliliseks vormiks ja on praegu laialdaselt kasutatav fotogalvaaniline energiatootmismaterjal. Monokristalliline räni päikesepatareid on ränipõhiste päikesepatareide seas kõige küpsem tehnoloogia, võrreldes polükristallilise räni ja amorfse räni päikesepatareidega, millel on kõrgeim fotoelektrilise muundamise efektiivsus. Kõrge efektiivsusega monokristalliliste räni patareide tootmine põhineb kvaliteetsetel monokristalliliste räni materjalidel ja küpsel töötlemistehnoloogial.

Monokristallilisest ränist päikesepatareid kasutavad toorainena kuni 99,999% puhtusega monokristallilist ränivarda, mis suurendab ka kulusid ja muudab nende kasutamise laiaulatuslikult keeruliseks. Kulude kokkuhoiuks on monokristallilisest ränist päikesepatareide praeguse rakenduse materjalinõudeid leevendatud ning mõned neist kasutavad pooljuhtseadmetes töödeldud pea- ja sabamaterjale ning monokristallilisest ränist jäätmematerjale või valmistatakse neist päikesepatareide monokristallilisi ränivardaid. Monokristallilise räni vahvli freesimise tehnoloogia on tõhus vahend valguskadude vähendamiseks ja aku efektiivsuse parandamiseks.

Tootmiskulude vähendamiseks kasutavad päikesepatareid ja muud maapealsed rakendused päikeseenergia tasemel monokristallilisi ränivardaid ning materjali toimivusnäitajaid on leevendatud. Mõned saavad päikesepatareide monokristalliliste ränivardade valmistamiseks kasutada ka pooljuhtseadmete poolt töödeldud pea- ja sabamaterjale ning monokristallilisi ränijääke. Monokristalliline ränivarras lõigatakse tavaliselt umbes 0,3 mm paksusteks viiludeks. Pärast poleerimist, puhastamist ja muid protsesse valmistatakse ränivahvlist töötlemiseks mõeldud toorainena ränivahvli.

Päikesepatareide töötlemisel toimub esmalt räniplaadi legeerimine ja difusioon, seejärel boori, fosfori, antimoni jms jälgede lisamine üldiselt legeerimise teel. Difusioon viiakse läbi kvartstorudest valmistatud kõrge temperatuuriga difusioonahjus. See loob räniplaadile P>N-siirde. Seejärel kasutatakse siiditrüki meetodit, peene hõbedapasta trükitakse ränikiibile, moodustades ruudustiku, ja pärast paagutamist valmistatakse tagumine elektrood ning ruudustikuga pind kaetakse peegeldusallikaga, et vältida suure hulga footonite peegeldumist ränikiibi siledalt pinnalt.

Seega valmistatakse monokristallilisest ränist päikesepatarei üks leht. Pärast pistelist kontrolli saab ühest tükist vastavalt nõutavatele spetsifikatsioonidele kokku panna päikesepatarei mooduli (päikesepaneeli) ning teatud väljundpinge ja -vool moodustatakse järjestikku ja paralleelselt meetodite abil. Lõpuks kasutatakse raami ja materjali kapseldamiseks. Süsteemi konstruktsiooni kohaselt saab kasutaja päikesepatarei moodulist koostada erineva suurusega päikesepatareide massiive, mida nimetatakse ka päikesepatareide massiivideks. Monokristallilisest ränist päikesepatareide fotoelektrilise muundamise efektiivsus on umbes 15% ja laboritulemused on üle 20%.