硅是常見應用廣的半導體材料，用鎂還原二氧化硅可得無定形硅。用碳在電爐中還原二氧化硅可得晶體硅，電子工業中用的高純硅則是用氫氣還原三氯氫硅或四氯化硅而制得。

單晶硅

當熔融的單質硅凝固時，硅原子以金剛石晶格排列成晶核，其晶核長成晶面取向相同的晶粒，形成單晶硅。

單晶硅材料制造要經過如下過程：石英砂-冶金級硅-提純和精煉-沉積多晶硅錠-單晶硅-硅片切割，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。

在單晶硅中摻入微量的第IIIA族元素，形成p型硅半導體；摻入微量的第VA族元素，形成n型半導體。p型半導體和n型半導體結合在一起形成p-n結，就可做成太陽能電池，將輻射能轉變為電能，另外廣泛應用的二極管、三極管、晶閘管、場效應管和各種集成電路（如常見的cpu、gpu，mcu）都是用硅做的原材料。

單晶硅用于制造太陽能電池，其轉換效率是較高的，其電池轉換效率較高可達25%，在大規模應用和工生產中仍占據主導地位，但是受到單晶硅材料價格及相應繁瑣的電池工藝影響，致使單晶硅成本價格居高不下。

多晶硅

多晶硅是單質硅的一種形式。當熔融的單質硅在過冷條件下固化時，硅原子以金剛石晶格形式排列成多個晶核。如果晶核生長成具有不同晶體取向的晶粒，則晶粒結合并結晶成多晶硅。

多晶硅可作拉制單晶硅的原料，多晶硅與單晶硅的差異主要表現在物理性質方面。例如，在力學性質、光學性質和熱學性質的各向異性方面，遠不如單晶硅明顯。在電學性質方面，多晶硅晶體的導電性也遠不如單晶硅顯著，甚至于幾乎沒有導電性。多晶硅和單晶硅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面方向、導電類型和電阻率等。多晶硅是生產單晶硅的直接原料。

單晶硅和多晶硅在太陽能電池效率差異

單晶硅電池具有高電池轉換效率和良好的穩定性，但其制造成本遠比多晶硅高。 早在20年前，單晶硅電池就突破了20％以上光電轉換效率的技術壁壘。

多晶硅電池的成本低，轉換效率略低于提拉法的硅太陽能電池的轉換效率。 材料中的各種缺陷，例如晶界，位錯，微缺陷和材料中的雜質，例如碳和氧，以及工藝中的污染。 多晶硅太陽能電池的光電轉換率一度被認為不會不超過20％。 德國弗勞恩霍夫研究所的科學家通過改進技術和工藝，使多晶硅太陽能電池的光電轉換率達到20.3％以上。

在太陽能利用上，單晶硅和多晶硅同時發揮著巨大的作用。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。

多晶硅因成本相對較低，一度成為主流，但近年來隨著光伏平價上網，光伏去補貼信號的明確，電站開發商對于性價比的要求越來越高，使用產品才能在無補貼或者補貼極少的情況下確保電站的內部收益率，由此光伏企業從“產能之爭”調轉為產品“性價比”之間的較量。2015年起，單晶在性價比上實現對多晶硅片的超越，光伏單晶化已經成為行業共識。

中國單晶硅的龍頭企業分別是隆基股份、中環股份。2018年中環股份和隆基股份硅片分別出貨30億片和36億片，合計占硅片總產量的 32%，占單晶硅片總產量的70%。截至2018年底兩家合計產能已達53GW，寡頭壟斷格局明顯。2019年全年隆基股份的硅片出貨量65億片。2020年，隆基股份單晶硅產能相較于中環股份略勝一籌。數據顯示，2020年，隆基股份的單晶硅的產能達到85GW；中環股份的2020年單晶硅的產能為55GW。

業績方面，隆基股份—2020-2022年，機構一致預期收入規模大約為550.19億元、836.6億元、1000.82億元，預期同比增速分別為67.24%、52.06%、19.62%。中環股份—2021-2023年，機構一致預期收入規模大約為318.01億元、413.6億元、501.87億元，同比增速分別為66.88%、30.06%、21.34%。

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