單晶矽和多晶矽的區別是，當熔融的單質矽凝固時，矽原子以金剛石晶格排列成許多晶核，如果這些晶核長成晶麵取向相同的晶粒，則形成單晶矽。如果這些晶核長成晶麵取向不同的晶粒，則形成多晶矽。
多晶矽與單晶矽的差異主要表現在物理性質方麵。例如在力學性質、電學性質等方麵，多晶矽均不如單晶矽。多晶矽可作為拉製單晶矽的原料。
單晶矽
單晶矽可算得上是世界上最純淨的物質了，一般的半導體器件要求矽的純度六個9以上。 矽有晶態和無定形兩種同素異形體。晶態矽又分為單晶矽和多晶矽，它們均具有金剛石晶格，晶體硬而脆，具有金屬光澤，能導電，但導電率不及金屬，且隨溫度升高而增加，具有半導體性質。
單晶矽
大規模集成電路的要求更高，矽的純度必須達到九個9。目前，人們已經能製造出純度為十二個9 的單晶矽。單晶矽是電子計算機、自動控製係統等現代科學技術中不可缺少的基本材料。電視、電腦、冰箱、電話、手表、汽車，處處都離不開單晶矽材料，單晶矽作為科技應用普及材料之一，已經滲透到人們生活中的各個角落。
單晶矽在火星上是火星探測器中太陽能轉換器的製成材料。火星探測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化為電能存儲起來，晚上則進行科學研究活動。也就是說，隻要有了單晶矽，在太陽光照到的地方，就有了能量來源。
單晶矽在太空中是航天飛機、宇宙飛船、人造衛星必不可少的原材料。人類在征服宇宙的征途上，所取得的每一步進步，都有著單晶矽的身影。航天器材大部分的零部件都要以單晶矽為基礎。離開單晶矽，衛星會沒有能源，沒有單晶矽，航天飛機和宇航員不會和地球取得聯係，單晶矽作為人類科技進步的基石，為人類征服太空作出了不可磨滅的貢獻。
單晶矽在太陽能電池中得到廣泛的應用。高純的單晶矽是重要的半導體材料，在光伏技術和微小型半導體逆變器技術飛速發展的今天，利用矽單晶所生產的太陽能電池可以直接把太陽能轉化為光能，實現了邁向綠色能源革命的開始。單晶矽太陽能電池的特點：1.光電轉換效率高，可靠性高； 2.先進的擴散技術，保證片內各處轉換效率的均勻性； 3.運用先進的PECVD成膜技術，在電池表麵鍍上深藍色的氮化矽減反射膜，顏色均勻美觀； 4.應用高品質的金屬漿料製作背場和電極，確保良好的導電性。
單晶矽廣闊的應用領域和良好的發展前景北京2008年奧運會將把“綠色奧運”做為重要展示麵向全世界展現，單晶矽的利用在其中將是非常重要的一環。現在，國外的太陽能光伏電站已經到了理論成熟階段，正在向實際應用階段過渡，太陽能矽單晶的利用將是普及到全世界範圍，市場需求量不言而喻。
冶金級矽的提煉並不難。它的製備主要是在電弧爐中用碳還原石英砂而成。這樣被還原出來的矽的純度約98-99%，但半導體工業用矽還必須進行高度提純（電子級多晶矽純度要求11個9，太陽能電池級隻要求6個9）。而在提純過程中，有一項“三氯氫矽還原法（西門子法）”的關鍵技術我國還沒有掌握，由於沒有這項技術，我國在提煉過程中70%以上的多晶矽都通過氯氣排放了，不僅提煉成本高，而且環境汙染非常嚴重。我國每年都從石英石中提取大量的工業矽，以1美元／公斤的價格出口到德國、美國和日本等國，而這些國家把工業矽加工成高純度的晶體矽材料，以46-80美元／公斤的價格賣給我國的太陽能企業。
得到高純度的多晶矽後，還要在單晶爐中熔煉成單晶矽，以後切片後供集成電路製造等用。
多晶矽
多晶矽是單質矽的一種形態。熔融的單質矽在過冷條件下凝固時，矽原子以金剛石晶格形態排列成許多晶核，如這些晶核長成晶麵取向不同的晶粒，則這些晶粒結合起來，就結晶成多晶矽。多晶矽可作拉製單晶矽的原料，多晶矽與單晶矽的差異主要表現在物理性質方麵。例如，在力學性質、光學性質和熱學性質的各向異性方麵，遠不如單晶矽明顯；在電學性質方麵，多晶矽晶體的導電性也遠不如單晶矽顯著，甚至於幾乎沒有導電性。在化學活性方麵，兩者的差異極小。多晶矽和單晶矽可從外觀上加以區別，但真正的鑒別須通過分析測定晶體的晶麵方向、導電類型和電阻率等。
高純的單晶矽是重要的半導體材料。在單晶矽中摻入微量的第IIIA族元素，形成p型矽半導體；摻入微量的第VA族元素，形成n型和p型半導體結合在一起，可做成太陽能芯片，將輻射能轉變為電能。在開發能源方麵是一種很有前途的材料。多晶矽具有金剛石晶格，晶體硬而脆，具有金屬光澤，能導電，但導電率不及金屬，且隨溫度升高而增加，具有半導體性質。晶態矽的熔點1410℃，沸點2355℃，密無定形矽是一種黑灰色的粉末。
多晶矽被喻為微電子產業和光伏產業的“基石”，它是跨化工、冶金、機械、電子等多學科、多領域的高新技術產品，是半導體、大規模集成電路和太陽能電池產業的重要基礎原材料，是矽產品產業鏈中極為重要的中間產品。它的發展與應用水平，已經成為衡量一個國家綜合國力、國防實力和現代化水平的重要標誌。據了解，目前國內生產多晶矽產品的廠家為數很少，遠遠無法滿足國內微電子產業和太陽能電池產業的高速發展。隨著我國集成電路、矽片生產和太陽能電池產業的發展，多晶矽在國內國際市場需求巨大，價格不斷攀升多晶矽。
性質：灰色金屬光澤。密度2.32~2.34。熔點1410℃。沸點2355℃。溶於氫氟酸和硝酸的混酸中，不溶於水、硝酸和鹽酸。硬度介於鍺和石英之間，室溫下質脆，切割時易碎裂。加熱至800℃以上即有延性，1300℃時顯出明顯變形。常溫下不活潑，高溫下與氧、氮、硫等反應。高溫熔融狀態下，具有較大的化學活潑性，能與幾乎任何材料作用。具有半導體性質，是極為重要的優良半導體材料，但微量的雜質即可大大影響其導電性。電子工業中廣泛用於製造半導體收音機、錄音機、電冰箱、彩電、錄像機、電子計算機等的基礎材料。由幹燥矽粉與幹燥氯化氫氣體在一定條件下氯化，再經冷凝、精餾、還原而得。
多晶矽
多晶矽是單質矽的一種形態。熔融的單質矽在過冷條件下凝固時，矽原子以金剛石晶格形態排列成許多晶核，如這些晶核長成晶麵取向不同的晶粒，則這些晶粒結合起來，就結晶成多晶矽。多晶矽可作拉製單晶矽的原料，多晶矽與單晶矽的差異主要表現在物理性質方麵。例如，在力學性質、光學性質和熱學性質的各向異性方麵，遠不如單晶矽明顯；在電學性質方麵，多晶矽晶體的導電性也遠不如單晶矽顯著，甚至於幾乎沒有導電性。在化學活性方麵，兩者的差異極小。多晶矽和單晶矽可從外觀上加以區別，但真正的鑒別須通過分析測定晶體的晶麵方向、導電類型和電阻率等。供不應求，發展前景十分廣闊。正因為如此，很多人都說，誰掌握了多晶矽及微電子技術，誰就掌握了世界。名稱： 單晶矽英文名： Monocrystalline silicon
分子式： Si
矽的單晶體。具有基本完整的點陣結構的晶體。不同的方向具有不同的性質，是一種良好的半導材料。純度要求達到99.9999％，甚至達到99.9999999％以上。用於製造半導體器件、太陽能電池等。用高純度的多晶矽在單晶爐內拉製而成。
熔融的單質矽在凝固時矽原子以金剛石晶格排列成許多晶核，如果這些晶核長成晶麵取向相同的晶粒，則這些晶粒平行結合起來便結晶成單晶矽。單晶矽具有準金屬的物理性質，有較弱的導電性，其電導率隨溫度的升高而增加，有顯著的半導電性。超純的單晶矽是本征半導體。在超純單晶矽中摻入微量的ⅢA族元素，如硼可提高其導電的程度，而形成p型矽半導體；如摻入微量的ⅤA族元素，如磷或砷也可提高導電程度，形成n型矽半導體。單晶矽的製法通常是先製得多晶矽或無定形矽，然後用直拉法或懸浮區熔法從熔體中生長出棒狀單晶矽。單晶矽主要用於製作半導體元件。
用途： 是製造半導體矽器件的原料，用於製大功率整流器、大功率晶體管、二極管、開關器件等。
單晶矽是一種比較活潑的非金屬元素，是晶體材料的重要組成部分，處於新材料發展的前沿。其主要用途是用作半導體材料和利用太陽能光伏發電、供熱等。由於太陽能具有清潔、環保、方便等諸多優勢，近三十年來，太陽能利用技術在研究開發、商業化生產、市場開拓方麵都獲得了長足發展，成為世界快速、穩定發展的新興產業之一。
單晶矽建設項目具有巨大的市場和廣闊的發展空間。在地殼中含量達25.8%的矽元素，為單晶矽的生產提供了取之不盡的源泉。
近年來，各種晶體材料，特別是以單晶矽為代表的高科技附加值材料及其相關高技術產業的發展，成為當代信息技術產業的支柱，並使信息產業成為全球經濟發展中增長最快的先導產業。單晶矽作為一種極具潛能，亟待開發利用的高科技資源，正引起越來越多的關注和重視。
在太陽能利用上，單晶矽和多晶矽也發揮著巨大的作用。雖然從目前來講，要使太陽能發電具有較大的市場，被廣大的消費者接受，就必須提高太陽電池的光電轉換效率，降低生產成本。從目前國際太陽電池的發展過程可以看出其發展趨勢為單晶矽、多晶矽、帶狀矽、薄膜材料（包括微晶矽基薄膜、化合物基薄膜及染料薄膜）。
從工業化發展來看，重心由單晶向多晶矽和薄膜方向發展，主要原因為：
A.可供應太陽電池的頭尾料愈來愈少；
B.對太陽電池來講，方形基片更合算，通過澆鑄法和直接凝固法所獲得的多晶矽可直接獲得方形材料；
C.多晶矽的生產工藝不斷取得進展，全自動澆鑄爐每生產周期（50小時）可生產200公斤以上的矽錠，晶粒的尺寸達到厘米級；
D.由於近十年單晶矽工藝的研究與發展很快，其中工藝也被應用於多晶矽電池的生產，例如選擇腐蝕發射結、背表麵場、腐蝕絨麵、表麵和體鈍化、細金屬柵電極，采用絲網印刷技術可使柵電極的寬度降低到50微米，高度達到15微米以上，快速熱退火技術用於多晶矽的生產可大大縮短工藝時間，單片熱工序時間可在一分鍾之內完成，采用該工藝在100平方厘米的多晶矽片上作出的電池轉換效率超過14％。據報道，目前在50～60微米多晶矽襯底上製作的電池效率超過16％。利用機械刻槽、絲網印刷技術在100平方厘米多晶上效率超過17％，無機械刻槽在同樣麵積上效率達到16％，采用埋柵結構，機械刻槽在130平方厘米的多晶上電池效率達到15.8％。
（1）單晶矽太陽能電池
目前單晶矽太陽能電池的光電轉換效率為17%左右，最高的達到24％，這是目前所有種類的太陽能電池中光電轉換效率最高的，但製作成本很大，以致於它還不能被大量廣泛和普遍地使用。由於單晶矽一般采用鋼化玻璃以及防水樹脂進行封裝，因此其堅固耐用，使用壽命最高可達25年。
（2）多晶矽太陽能電池
多晶矽太陽電池的製作工藝與單晶矽太陽電池差不多，但是多晶矽太陽能電池的光電轉換效率則要降低不少，其光電轉換效率約15％左右。 從製作成本上來講，比單晶矽太陽能電池要便宜一些，材料製造簡便，節約電耗，總的生產成本較低，因此得到大量發展。此外，多晶矽太陽能電池的使用壽命也要比單晶矽太陽能電池短。從性能價格比來講，單晶矽太陽能電池還略好。
（3）非晶矽太陽能電池（薄膜式太陽電池）
非晶矽太陽電池是1976年出現的新型薄膜式太陽電池，它與單晶矽和多晶矽太陽電池的製作方法完全不同，工藝過程大大簡化，矽材料消耗很少，電耗更低，它的主要優點是在弱光條件也能發電。但非晶矽太陽電池存在的主要問題是光電轉換效率偏低，目前國際先進水平為10％左右，且不夠穩定，隨著時間的延長，其轉換效率衰減。
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