Le silicium monocristallin 

Les méthodes les plus couramment utilisées sont celles de tirage en creuset (Czochralski) et de fusion de zone :

Méthode Czochralski  : consiste à plonger un germe (très petit cristal) de silicium très pur dans un creuset contenant un bain de silicium fondu auquel on peut ajouter le dopant voulu à une concentration donnée (le dopage peut également être réalisé par la suite), puis de le retirer très lentement (1mm/heure) en le faisant tourner sur lui-même alors que le creuset contenant le Si liquide tourne également sur lui-même mais dans le sens opposé.
Le liquide ainsi déposé par capillarité autour du germe initial se solidifie par refroidissement maîtrisé tout en conservant la structure cristalline : épitaxie.

Méthode par fusion de zone  : on part d'un lingot polycristallin qu'on fait tourner sur lui-même et qu'on va faire fondre localement par induction. La rotation du barreau permet une répartition optimale de la matière fondue. La fusion démarre au bas du lingot et remonte à la vitesse d'1mm/min jusqu'à son sommet. Toute la matière située sous la zone de fusion va constituer le monocristal. Lors de la fusion, les matières étrangères vont se déplacer vers le haut, ce qui conférera au monocristal une pureté très élevée.
Une fois ce processus terminé, nous pouvons obtenir des monocristaux de 30cm de diamètres et de plus d'un mètre de long qu'il va falloir équarrir puis scier à une épaisseur d'environ 200µm pour obtenir des « wafers » qui constitueront les faces N et P (selon le dopant utilisé) de la cellule.

Ces cellules sont celles qui ont le meilleur rendement, mais sont également les plus coûteuses à produire. Sur le marché industriel, leurs rendements sont de l'ordre de 16 à 18%.

Le silicium polycristallin

 Il s'obtient après purification en le chauffant jusqu'à son point de fusion dans un creuset, puis en refroidissant progressivement le creuset par le bas.
Une nouvelle technique est utilisées depuis peu : le tirage continu grâce au creuset froid qui permet d'améliorer la pureté des lingots et d'en abaisser les coûts de production.

Le rendement de ce type de cellules industrielles varie en général entre 13 et 15%.

Le Silicium amorphe

Le silicium ne se trouve pas ici dans sa forme cristalline, mais dans une forme désordonnée. Il est obtenu à partie d'un gaz (le silane : SiH4). Le procédé le plus fréquemment utilisé est l'évaporation assistée par plasma : on va dissocier les molécules de silane et déposer le silicium amorphe sur un substrat. La cellule photovoltaïque sera ainsi formée d'une succession de couches de silicium amorphe respectivement dopées N, non dopées et dopées P.

Ces cellules bénéficient de nombreux avantages :

Ces cellules pâtissent également de nombreux inconvénients comme un rendement (<10%) moindre d'un facteur 2 environ par rapport à leurs concurrentes, et d'une dégradation importantes lors des premières centaines d'heures d'utilisation.