硅有晶態(tài)和無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算機、自動控制系統(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，處處都離不開單晶硅材料，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角落。

單晶硅在火星上是火星探測器中太陽能轉(zhuǎn)換器的制成材料?；鹦翘綔y器在火星上的能量全部來自太陽光，探測器白天休息---利用太陽能電池板把光能轉(zhuǎn)化為電能存儲起來，晚上則進(jìn)行科學(xué)研究活動。也就是說，只要有了單晶硅，在太陽光照到的地方，就有了能量來源。

單晶硅在太空中是航天飛機、宇宙飛船、人造衛(wèi)星必不可少的原材料。人類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)。離開單晶硅，衛(wèi)星會沒有能源，沒有單晶硅，航天飛機和宇航員不會和地球取得聯(lián)系，單晶硅作為人類科技進(jìn)步的基石，為人類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,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，則形成單晶硅回收。如果這些晶核長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9。目前，人們已經(jīng)能制造出純度為十二個9 的單晶硅。單晶硅是電子計算機、自動控制系統(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)過以下過程:石英砂一冶金級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(電子級多晶硅純度要求11個9，太陽能電池級只要求6個9)。而在提純過程中，有一項“三氯氫硅還原法(西門子法)”的關(guān)鍵技術(shù)我國還沒有掌握，由于沒有這項技術(shù)，我國在提煉過程中70%以上的多晶硅都通過氯氣排放了，不僅提煉成本高，而且環(huán)境污染非常嚴(yán)重。

(2)多晶硅太陽電池板

在制造多晶硅太陽能電池板時，作為原材料的高純硅不是被拉成單一產(chǎn)品，而是后來被澆鑄成正方龍日晶硅錠的不同取向，然后用切割機切割成薄片，再加工成電池。因為硅片是由幾個不同大小和取向的晶粒組成的。

因此，多晶硅太陽能電池板的轉(zhuǎn)換效率低于單晶硅太陽能電池板。大規(guī)模生產(chǎn)的商用多晶硅太陽能電池板的轉(zhuǎn)換效率高達(dá)16%-19%。

由于其制造成本低，近年來發(fā)展迅速，已成為太陽能電池的產(chǎn)量和市場份額。

非晶硅太陽電池板

非晶硅太陽能電池板的厚度小于lum，小于晶硅太陽能電池板厚度的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。

在太陽光譜可見范圍內(nèi)，非晶硅的吸收系數(shù)比晶硅大一個數(shù)量級。非晶硅太陽電池板的光譜響應(yīng)峰值與太陽光譜的峰值接近。由于非晶硅材料的本征吸收系數(shù)很大，因此非晶硅太陽能電池板在弱光下的發(fā)電能力遠(yuǎn)高于晶硅太陽能電池板。

1980年非晶硅太陽能電池板商業(yè)化后，日本三洋電機股份有限公司率先制造了計算器電源。此后，其應(yīng)用范圍逐漸從手表、計算器、玩具等多種電子消費品擴展到家用光伏發(fā)電廠。非晶硅太陽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，具有巨大的市場潛力。