由于外界條件的作用，價(jià)帶中的電子可躍遷到上面的空帶中去，價(jià)帶由滿帶變?yōu)椴粷M帶，空帶中有了電子稱為導(dǎo)帶。一種晶體的各個(gè)允許能帶有一定的寬度，能量高的能帶較寬，能量低的能帶較窄，每一個(gè)能帶里包含的能級(jí)數(shù)目等于晶體所包含的原胞數(shù)目。能帶理論成功地解釋了金屬、半導(dǎo)體和絕緣體之間的差別。

單晶硅主要應(yīng)用于太陽(yáng)能電池。應(yīng)用早的是硅太陽(yáng)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(guò)采用不同的硅片加工及電池處理技術(shù)，國(guó)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?，由不?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(guò)固液界面的移動(dòng)逐漸完成的，為實(shí)現(xiàn)上述轉(zhuǎn)化過(guò)程，多晶硅就要經(jīng)過(guò)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(zhǎng)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(wú)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。

硅片制成的芯片是有名的“神算子”，有著驚人的運(yùn)算能力。無(wú)論多么復(fù)雜的數(shù)學(xué)問(wèn)題、物理問(wèn)題和工程問(wèn)題，也無(wú)論計(jì)算的工作量有多大，工作人員只要通過(guò)計(jì)算機(jī)鍵盤把問(wèn)題告訴它，并下達(dá)解題的思路和指令，計(jì)算機(jī)就能在極短的時(shí)間內(nèi)把答案告訴你。這樣，那些人工計(jì)算需要花費(fèi)數(shù)年、數(shù)十年時(shí)間的問(wèn)題，計(jì)算機(jī)可能只需要幾分鐘就可以解決。甚至有些人力無(wú)法計(jì)算出結(jié)果的問(wèn)題，計(jì)算機(jī)也能很快告訴你答案。