晶体硅太阳能电池因其高光电转换效率及高稳定性,占据全球太阳能电池市场份额的90%。冶金法提纯工业硅以其低成本、低能耗、低污染等优点被认为是最可能取代改良西门子法的太阳能级硅制备工艺。相较于化学法制备太阳能级硅,冶金法对于杂质去除的基础研究还需进一步完善。本论文主要以硅液的热力学参数为研究对象,通过模型计算完善了硅液热力学参数数据库,对高品质工业硅的生产与品质调控具有重要的指导作用,为冶金法和改良西门子法提纯制备晶体硅工艺以及有机硅合成工艺的升级和优化提供了理论支撑。同时,通过实验对部分体系进行了实验验证,证实了模型计算结果的可靠性。本文通过分子相互作用体积模型,对Si-i（i:P、Ti、Ni、Mn、V、Cu、Cr、Co、Mg）二元溶液、Si-i-Fe（i:P、Ti、Ni、Cu、Cr、Co、V）、Si-i-Al（i:Cu、Ni、P）、Si-P-Mn和Si-V-Ti三元溶液中各组分的活度参数以及Si-i-j三元溶液中组元j对组元i的活度相互作用系数εij进行了计算。计算结果表明,在Si-i-j三元溶液中,Fe对P、Al对Cu、Al对Ni、Al对P以及Mn对P的活度相互作用系数均为负值,说明前者的存在不利于后者的去除,精炼去除后者之前,降低硅液中前者的含量,可提高后者的去除率。Fe对Ti、Fe对Ni、Fe对Cu、Fe对Cr、Fe对Co、Fe对V以及Ti对V的活度相互作用系数均为正值,表明前者对后者的去除起积极作用。定向凝固实验结果表明,在Si-P-Fe和Si-P-Al三元系中,杂质P的富集区域与杂质Fe及Al的富集区域高度重合,杂质P与杂质Fe及Al总是分布在一起,证实了在定向凝固过程中,在较强的相互作用力作用下,杂质P随着杂质Fe及Al的偏析被携带至样品顶部,验证了杂质Fe、Al对杂质P的活度相互作用系数的正确性。此外,Si-P-Fe样品的顶部区域,杂质P在杂质Fe的分布区域内形成了高度富集,表明Si-P-Fe三元系中,杂质Fe和P间存在较强的相互作用力,进一步验证了杂质Fe对杂质P的活度相互作用系数的正确性。