硅有晶態(tài)和無(wú)定形兩種同素異形體。晶態(tài)硅又分為單晶硅和多晶硅，它們均具有金剛石晶格，晶體硬而脆，具有金屬光澤，能導(dǎo)電，但導(dǎo)電率不及金屬，且隨溫度升高而增加，具有半導(dǎo)體性質(zhì)。
單晶硅在日常生活中是電子計(jì)算機(jī)、自動(dòng)控制系統(tǒng)等現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)中不可缺少的基本材料。電視、電腦、冰箱、電話、手表、汽車(chē)，處處都離不開(kāi)單晶硅材料，單晶硅作為科技應(yīng)用普及材料之一，已經(jīng)滲透到人們生活中的各個(gè)角落。
單晶硅在火星上是火星探測(cè)器中太陽(yáng)能轉(zhuǎn)換器的制成材料?；鹦翘綔y(cè)器在火星上的能量全部來(lái)自太陽(yáng)光，探測(cè)器白天休息---利用太陽(yáng)能電池板把光能轉(zhuǎn)化為電能存儲(chǔ)起來(lái)，晚上則進(jìn)行科學(xué)研究活動(dòng)。也就是說(shuō)，只要有了單晶硅，在太陽(yáng)光照到的地方，就有了能量來(lái)源。
單晶硅在太空中是航天飛機(jī)、宇宙飛船、人造衛(wèi)星必不可少的原材料。人類(lèi)在征服宇宙的征途上，所取得的每一步進(jìn)步，都有著單晶硅的身影。航天器材大部分的零部件都要以單晶硅為基礎(chǔ)。離開(kāi)單晶硅，衛(wèi)星會(huì)沒(méi)有能源，沒(méi)有單晶硅，航天飛機(jī)和宇航員不會(huì)和地球取得聯(lián)系，單晶硅作為人類(lèi)科技進(jìn)步的基石，為人類(lèi)征服太空作出了不可磨滅的貢獻(xiàn)。
單晶硅和多晶硅的區(qū)別是，當(dāng)熔融的單質(zhì)硅凝固時(shí),硅原子以金剛石晶格排列成許多晶核，如果這些晶核長(zhǎng)成晶面取向相同的晶粒，則形成單晶硅回收。如果這些晶核長(zhǎng)成晶面取向不同的晶粒，則形成多晶硅回收。多晶硅與單晶硅的差異主要表現(xiàn)在物理性質(zhì)方面。例如在力學(xué)性質(zhì)、電學(xué)性質(zhì)等方面，多晶硅均不如單晶硅。多晶硅可作為拉制單晶硅的原料。單晶硅可算得上是世界上純凈的物質(zhì)了，一般的半導(dǎo)體器件要求硅的純度六個(gè)9以上。大規(guī)模集成電路的要求更高，硅的純度必須達(dá)到九個(gè)9。目前，人們已經(jīng)能制造出純度為十二個(gè)9 的單晶硅。單晶硅是電子計(jì)算機(jī)、自動(dòng)控制系統(tǒng)等現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)中不可缺少的基本材料。 高純度硅在石英中提取，以單晶硅為例，提煉要經(jīng)過(guò)以下過(guò)程:石英砂一冶金級(jí)硅一提純和精煉一沉積多晶硅錠一單晶硅一硅片切割。 冶金級(jí)硅的提煉并不難。它的制備主要是在電弧爐中用碳還原石英砂而成。這樣被還原出來(lái)的硅的純度約98-99%，但半導(dǎo)體工業(yè)用硅還必須進(jìn)行高度提純(電子級(jí)多晶硅純度要求11個(gè)9，太陽(yáng)能電池級(jí)只要求6個(gè)9)。而在提純過(guò)程中，有一項(xiàng)“三氯氫硅還原法(西門(mén)子法)”的關(guān)鍵技術(shù)我國(guó)還沒(méi)有掌握，由于沒(méi)有這項(xiàng)技術(shù)，我國(guó)在提煉過(guò)程中70%以上的多晶硅都通過(guò)氯氣排放了，不僅提煉成本高，而且環(huán)境污染非常嚴(yán)重。
(2)多晶硅太陽(yáng)電池板
在制造多晶硅太陽(yáng)能電池板時(shí)，作為原材料的高純硅不是被拉成單一產(chǎn)品，而是后來(lái)被澆鑄成正方龍日晶硅錠的不同取向，然后用切割機(jī)切割成薄片，再加工成電池。因?yàn)楣杵怯蓭讉€(gè)不同大小和取向的晶粒組成的。
因此，多晶硅太陽(yáng)能電池板的轉(zhuǎn)換效率低于單晶硅太陽(yáng)能電池板。大規(guī)模生產(chǎn)的商用多晶硅太陽(yáng)能電池板的轉(zhuǎn)換效率高達(dá)16%-19%。
由于其制造成本低，近年來(lái)發(fā)展迅速，已成為太陽(yáng)能電池的產(chǎn)量和市場(chǎng)份額。
非晶硅太陽(yáng)電池板
非晶硅太陽(yáng)能電池板的厚度小于lum，小于晶硅太陽(yáng)能電池板厚度的1/100，可以節(jié)省硅材料的短缺，大大降低制造成本。由于分解沉積溫度較低(200℃左右)，能耗小，成本較低，適合大規(guī)模生產(chǎn)。單片電池面積大(如0.5mx1.0米)，整潔美觀。
在太陽(yáng)光譜可見(jiàn)范圍內(nèi)，非晶硅的吸收系數(shù)比晶硅大一個(gè)數(shù)量級(jí)。非晶硅太陽(yáng)電池板的光譜響應(yīng)峰值與太陽(yáng)光譜的峰值接近。由于非晶硅材料的本征吸收系數(shù)很大，因此非晶硅太陽(yáng)能電池板在弱光下的發(fā)電能力遠(yuǎn)高于晶硅太陽(yáng)能電池板。
1980年非晶硅太陽(yáng)能電池板商業(yè)化后，日本三洋電機(jī)股份有限公司率先制造了計(jì)算器電源。此后，其應(yīng)用范圍逐漸從手表、計(jì)算器、玩具等多種電子消費(fèi)品擴(kuò)展到家用光伏發(fā)電廠。非晶硅太陽(yáng)能電池板具有成本低、生產(chǎn)規(guī)模大、與建筑一體化等優(yōu)點(diǎn)，具有巨大的市場(chǎng)潛力。