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，則這些晶粒平行結合起來便結晶成單晶硅。

能帶理論用單電子近似方法研究固體中電子能譜的理論。它是在用量子力學研究物質(zhì)的電導理論的過程中發(fā)展起來的。關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]

實際上，晶體是由大量的原子組成，每個原子又包含原子核及許多電子，它們之間存在著相互作用，每一個電子的運動都受到原子核及其他電子的影響。

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

硅單晶制備，需要實現(xiàn)從多晶到單晶的轉(zhuǎn)變，即原子由液相的隨機排列直接轉(zhuǎn)變?yōu)橛行蜿嚵校刹粚ΨQ結構轉(zhuǎn)變?yōu)閷ΨQ結構。這種轉(zhuǎn)變不是整體效應，而是通過固液界面的移動逐漸完成的，為實現(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。