硅有晶态和无定形两种同素异形体。晶态硅又分为单晶硅和多晶硅，它们均具有金刚石晶格，晶体硬而脆，具有金属光泽，能导电，但导电率不及金属，且随温度升高而增加，具有半导体性质。

单晶硅在日常生活中是电子计算机、自动控制系统等现代科学技术中不可缺少的基本材料。电视、电脑、冰箱、电话、手表、汽车，处处都离不开单晶硅材料，单晶硅作为科技应用普及材料之一，已经渗透到人们生活中的各个角落。

单晶硅在火星上是火星探测器中太阳能转换器的制成材料。火星探测器在火星上的能量全部来自太阳光，探测器白天休息---利用太阳能电池板把光能转化为电能存储起来，晚上则进行科学研究活动。也就是说，只要有了单晶硅，在太阳光照到的地方，就有了能量来源。

单晶硅在太空中是航天飞机、宇宙飞船、人造卫星必不可少的原材料。人类在征服宇宙的征途上，所取得的每一步进步，都有着单晶硅的身影。航天器材大部分的零部件都要以单晶硅为基础。离开单晶硅，卫星会没有能源，没有单晶硅，航天飞机和宇航员不会和地球取得联系，单晶硅作为人类科技进步的基石，为人类征服太空作出了不可磨灭的贡献。

单晶硅和多晶硅的区别是，当熔融的单质硅凝固时,硅原子以金刚石晶格排列成许多晶核，如果这些晶核长成晶面取向相同的晶粒，则形成单晶硅回收。如果这些晶核长成晶面取向不同的晶粒，则形成多晶硅回收。多晶硅与单晶硅的差异主要表现在物理性质方面。例如在力学性质、电学性质等方面，多晶硅均不如单晶硅。多晶硅可作为拉制单晶硅的原料。单晶硅可算得上是世界上纯净的物质了，一般的半导体器件要求硅的纯度六个9以上。大规模集成电路的要求更高，硅的纯度必须达到九个9。目前，人们已经能制造出纯度为十二个9 的单晶硅。单晶硅是电子计算机、自动控制系统等现代科学技术中不可缺少的基本材料。 高纯度硅在石英中提取，以单晶硅为例，提炼要经过以下过程:石英砂一冶金级硅一提纯和精炼一沉积多晶硅锭一单晶硅一硅片切割。 冶金级硅的提炼并不难。它的制备主要是在电弧炉中用碳还原石英砂而成。这样被还原出来的硅的纯度约98-99%，但半导体工业用硅还必须进行高度提纯(电子级多晶硅纯度要求11个9，太阳能电池级只要求6个9)。而在提纯过程中，有一项“三氯氢硅还原法(西门子法)”的关键技术我国还没有掌握，由于没有这项技术，我国在提炼过程中70%以上的多晶硅都通过氯气排放了，不仅提炼成本高，而且环境污染非常严重。

(2)多晶硅太阳电池板

在制造多晶硅太阳能电池板时，作为原材料的高纯硅不是被拉成单一产品，而是后来被浇铸成正方龙日晶硅锭的不同取向，然后用切割机切割成薄片，再加工成电池。因为硅片是由几个不同大小和取向的晶粒组成的。

因此，多晶硅太阳能电池板的转换效率低于单晶硅太阳能电池板。大规模生产的商用多晶硅太阳能电池板的转换效率高达16%-19%。

由于其制造成本低，近年来发展迅速，已成为太阳能电池的产量和市场份额。

非晶硅太阳电池板

非晶硅太阳能电池板的厚度小于lum，小于晶硅太阳能电池板厚度的1/100，可以节省硅材料的短缺，大大降低制造成本。由于分解沉积温度较低(200℃左右)，能耗小，成本较低，适合大规模生产。单片电池面积大(如0.5mx1.0米)，整洁美观。

在太阳光谱可见范围内，非晶硅的吸收系数比晶硅大一个数量级。非晶硅太阳电池板的光谱响应峰值与太阳光谱的峰值接近。由于非晶硅材料的本征吸收系数很大，因此非晶硅太阳能电池板在弱光下的发电能力远高于晶硅太阳能电池板。

1980年非晶硅太阳能电池板商业化后，日本三洋电机股份有限公司率先制造了计算器电源。此后，其应用范围逐渐从手表、计算器、玩具等多种电子消费品扩展到家用光伏发电厂。非晶硅太阳能电池板具有成本低、生产规模大、与建筑一体化等优点，具有巨大的市场潜力。