单晶硅是单质硅的一种形态。熔融的单质硅在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，则这些晶粒平行结合起来便结晶成单晶硅。

能带理论用单电子近似方法研究固体中电子能谱的理论。它是在用量子力学研究物质的电导理论的过程中发展起来的。关于固体中电子能量状态的早的理论是金属自由电子论。 [4]

实际上，晶体是由大量的原子组成，每个原子又包含原子核及许多电子，它们之间存在着相互作用，每一个电子的运动都受到原子核及其他电子的影响。

单晶硅主要应用于太阳能电池。应用早的是硅太阳能电池，其转换效率高，技术为成熟，多用于光照时间少，光照强度小、劳动力成本高的区域，如航空航天领域等。通过采用不同的硅片加工及电池处理技术，国内外各科研机构和电池厂家都生产制备出了较率的单晶硅电池。

硅单晶制备，需要实现从多晶到单晶的转变，即原子由液相的随机排列直接转变为有序阵列，由不对称结构转变为对称结构。这种转变不是整体效应，而是通过固液界面的移动逐渐完成的，为实现上述转化过程，多晶硅就要经过固态硅到熔融态硅，再到固态晶体硅的转变，这就是从熔融硅中生长单晶硅所要遵循的途径。目前应用广泛的有两种，坩埚直拉法和无坩埚悬浮区熔法，这两种方法得到的单晶硅分别称为CZ硅和FZ硅。