纳米晶硅(nc-Si)同非晶硅(a-Si)一样是硅的一种同素异型体。

纳米晶硅(nc-Si)同非晶硅(a-Si)一样是硅的一种同素异型体。和非晶硅的区别在于，纳米晶硅具有小的无定形态的硅晶粒。相比之下，多晶硅完全由晶界相隔的硅晶体颗粒构成。纳米晶硅有时也被称为微晶硅(µc-Si)。差别只在于晶粒的颗粒大小。大部分颗粒大小在微米量级的材料实际上是精细颗粒多晶硅，所以纳米晶硅是一个更好的词。

由于纳米晶硅能够更好地吸收红波和红外波，它可以用制作硅太阳能电池。

非晶硅（Amorphous silicon,a-Si），又名无定形硅，是硅的一种同素异形体。晶体硅通常呈正四面体排列，每一个硅原子位于正四面体的顶点，并与另外四个硅原子以共价键紧密结合。这种结构可以延展得非常庞大，从而形成稳定的晶格结构。而无定性硅不存在这种延展开的晶格结构，原子间的晶格网络呈无序排列。换言之，并非所有的原子都与其它原子严格地按照正四面体排列。由于这种不稳定性，无定形硅中的部分原子含有悬键（Dangling_bond）。这些悬键对硅作为导体的性质有很大的负面影响。然而，这些悬空键可以被氢所填充，经氢化之后，无定形硅的悬空键密度会显著减小，并足以达到半导体材料的标准。但很不如愿的一点是，在光的照射下，氢化无定形硅的导电性能将会显著衰退，这种特性被称为SWE效应（Staebler-Wronski_Effect）。

美国科学家Stanford R. Ovshinsky拥有许多关于无定形硅的专利，包括半导体、太阳能电池等。它们的成本较相应的晶体硅制成品要低很多。

此外，无定形硅可用作热成像照相机（Thermal_camera）中的微辐射探测仪（microbolometer）。

在单晶硅中，晶体框架结构是均匀的，能够由外部均匀的外貌来辨识。在单晶硅（也称单晶）中，整个样品的晶格连续不间断，且没有晶界。大的单晶在自然界中是极其罕见的，并且也难以在实验室中制造（见重结晶）。相比之下，原子在无定形结构中的位置被限制为短程有序。

多晶和次晶相（见多晶体）由数量众多的小晶体或者微晶构成。多晶硅是一种由许多的较小硅晶构成的材料。多晶体晶胞可由一种可见的“片状金属效应”来识别纹理。半导体级（也包括太阳能级）多晶硅被转换为“单晶”硅——意味着在“多晶硅”中随机联接的晶体转变成了一个大的“单晶”。单晶硅被用于制造大多数硅基微电子设备。多晶硅能够达到99.9999%纯度。超纯多晶硅也应用在半导体工业里，比如2至3米长的多晶硅棒。在微电子业（半导体产业），多晶硅在宏观尺度和微观尺度（组分）皆有应用。单晶硅的生长工艺包括柴可拉斯基法、区熔和布里奇曼法。