随着世界经济和科技的不断发展,对能源的依赖和需求持续增大,为了保障经济和发展的稳定性,世界主要发达国家已经将能源安全提升到国家战略高度。但受到常规能源拥有量以及常规能源使用中发生的碳排放等问题的制约,能源逐渐成为紧缺资源,为了破解能源安全难题,各国已经逐渐关注新能源的开发和应用。在这种背景下,具有环保、低成本等特点的冶金法制备太阳能级硅技术受到全世界关注,该技术目前已经成为世界各国研究的热点问题之一。冶金法制备太阳能级硅是利用定向凝固、电子束熔炼、酸洗、造渣等多种技术相结合的技术。作为硅中的有害金属杂质,铝和钙严重影响了硅材料的电阻率和少数载流子寿命。太阳能级硅材料需要将杂质铝和钙降低到1.0×10-5wt.%以下。由于杂质铝和钙在硅凝固过程中存在分凝效应,可以采用定向凝固的方式去除硅中的杂质铝和钙。但是,由于铝和钙的分凝系数较大,一次定向凝固后,杂质铝和钙的含量远不能满足纯度要求。因此往往采用多次定向凝固,这提高了提纯的成本。同时,铝和钙还具有饱和蒸气压大的特点,可以在真空条件下通过电子束熔炼被蒸发去除,但由于其蒸发反应是一阶反应,随着时间的延长去除效率有所降低。如果在熔炼之前通过酸洗作预处理,熔炼去除的效果会更好,但这种方法会带来环境问题。因此,杂质铝和钙的去除仍然是制备太阳能级硅材料的一个重要问题。本文在对硅中杂质的分凝效应和蒸发行为深入分析的基础上,将不同的熔炼方式有机地结合起来,并与常规的熔炼方法相比较,分析熔炼条件对提纯效果的影响,寻求高效、低成本、环境友好型的去除多晶硅中杂质铝和钙的方法。实验结果表明：一次定向凝固后,铸锭底部Al的含量已经小于1×10-4wt.%,Ca的含量在1×10-4wt.%左右；在相同的电子束熔炼功率下,杂质Al、Ca的含量随着熔炼时间的延长呈对数性趋势降低,初始时间降低最快,随着时间的延长降低速率减慢,在21kW熔炼1800s后,分别降低到0.6×10-4wt.%、0.5×10-4wt.%以下,并趋于水平；相比电子束直接熔炼,定向凝固后得到的硅材料再经过电子束熔炼,在同样的时间或同样功率下拥有较高的杂质去除效率；在总时间相等的情况下,电子束降束控制凝固的铸锭中杂质Al和Ca去除率较高。