單晶硅是單質(zhì)硅的一種形態(tài)。熔融的單質(zhì)硅在凝固時(shí)硅原子以金剛石晶格排列成許多晶核，如果這些晶核長成晶面取向相同的晶粒，則這些晶粒平行結(jié)合起來便結(jié)晶成單晶硅。

能帶理論用單電子近似方法研究固體中電子能譜的理論。它是在用量子力學(xué)研究物質(zhì)的電導(dǎo)理論的過程中發(fā)展起來的。關(guān)于固體中電子能量狀態(tài)的早的理論是金屬自由電子論。 [4]

實(shí)際上，晶體是由大量的原子組成，每個(gè)原子又包含原子核及許多電子，它們之間存在著相互作用，每一個(gè)電子的運(yùn)動(dòng)都受到原子核及其他電子的影響。

單晶硅主要應(yīng)用于太陽能電池。應(yīng)用早的是硅太陽能電池，其轉(zhuǎn)換效率高，技術(shù)為成熟，多用于光照時(shí)間少，光照強(qiáng)度小、勞動(dòng)力成本高的區(qū)域，如航空航天領(lǐng)域等。通過采用不同的硅片加工及電池處理技術(shù)，國內(nèi)外各科研機(jī)構(gòu)和電池廠家都生產(chǎn)制備出了較率的單晶硅電池。

硅單晶制備，需要實(shí)現(xiàn)從多晶到單晶的轉(zhuǎn)變，即原子由液相的隨機(jī)排列直接轉(zhuǎn)變?yōu)橛行蜿嚵校刹粚?duì)稱結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)變?yōu)閷?duì)稱結(jié)構(gòu)。這種轉(zhuǎn)變不是整體效應(yīng)，而是通過固液界面的移動(dòng)逐漸完成的，為實(shí)現(xiàn)上述轉(zhuǎn)化過程，多晶硅就要經(jīng)過固態(tài)硅到熔融態(tài)硅，再到固態(tài)晶體硅的轉(zhuǎn)變，這就是從熔融硅中生長單晶硅所要遵循的途徑。目前應(yīng)用廣泛的有兩種，坩堝直拉法和無坩堝懸浮區(qū)熔法，這兩種方法得到的單晶硅分別稱為CZ硅和FZ硅。