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。

两个相邻允带之间的区域称为禁带。能级被电子占满的能带称为满带。能级全空着，没有电子占据的能带称为空带。被价电子占有的允带称为价带。由一个禁带隔开的两个邻近允带之间的小能量差称为能隙。通常用价电子占据的满带及其上面的空带讨论物质导电情况。

太阳能电池用单晶硅片，一般有两种形状，一种是圆形，另一种是方形。以圆形硅片为例，其加工工艺流程为：单晶炉取出单晶-检查重量、量直径和其他表观特征-切割分段-测试-清洗-外圆研磨-检测分档-切片-倒角-清洗-磨片-清洗-检验-测厚分类-化学腐蚀-测厚检验-抛光-清洗-再抛光-清洗-电性能测-检验-包装-储存。

在米粒大的硅片上，已能集成16万个晶体管，这是科学技术进步的又一个里程碑。

地壳中含量达25.8%的硅元素，为单晶硅的生产提供了取之不尽的源泉。由于硅元素是地壳中储量丰富的元素之一，对太阳能电池这样注定要进入大规模市场（mass market）的产品而言，储量的优势也是硅成为光伏主要材料的原因之一。