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。

没有掺杂杂质的半导体称为本征半导体，其中电子和空穴的浓度是相等的。而为了控制半导体的性质需要人为的在半导体中或多或少的掺入某种特定杂质的半导体，称为杂质半导体。当杂质为施主型杂质（起施放电子作用）称为N型半导体，当杂质为受主型杂质（接受电子而产生空穴）称为P型半导体。

晶体硅根据晶体取向不同又分为单晶硅和多晶硅。单晶硅和多晶硅的区别是；当熔融的单质硅凝固时，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，则形成单晶硅；如果这些晶核长成晶面取向不同的晶粒，则形成多晶硅。

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。