单晶硅制备，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。目前应用最广泛的有两种，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。

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－清洗一再抛光－清洗－电性能测－检验－包装－储存。

单晶硅用于太阳能电池无疑转换效率是最高的，在大规模应用和工生产中仍占据主导地位，但是受到单晶硅材料价格及相应繁琐的电池工艺影响，致使单晶硅成本价格居高不下，要想大幅度降低其成本是非常困难的，为了节省高质量材料，寻找单晶硅电池的替代品具有很大的前景。