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随着传统能源的不可再生性和环境保护的必要性渐渐深入人心，新型绿色能源的开发迫在眉睫。基于这个背景，太阳电池生产业在近20年发展迅猛，其中尤其以使用范围最广的硅基太阳电池发展最快，太阳级硅制备业也一起蓬勃发展。目前制备太阳级硅的主要方法是西门子化学法及其改良，该方法具有能源消耗大、环境污染大等缺点。因此亟需一种低能耗、低成本的太阳能级硅的专用生产技术。Al-Si合金法是一种可以大规模、低成本提纯硅的工艺，该工艺可以同时有效去除硅中的B、P。本文基于Al-Si合金法，重点从热力学、晶体生长动力学两个不同方向做了一系列的工作。主要结果如下: 此本文提出了一个量化变温过程中分凝现象程度的物理量——表观分凝系数，用来描述在整个降温区间内的初晶Si和Al-Si熔体界面的分凝现象。 研究了Al-Si-Ti体系下除B的机制，发现Ti的添加对除B有极大效果。在Al-30wt.％ Si体系下，添加1000 ppmw Ti时，B的表观分凝系数降低到了0.0471。进一步的热力学计算和电镜观测发现，该体系下极高的B去除效果主要是因为Ti原子会结合B原子形成TiB2相，且TiB2相优先于初晶Si相的生成而造成的。 研究了Al-Si-P体系下除P的机制，发现了在Al-Si-P体系下极高的P去除效果。在Al-20、30、40wt.％ Si体系中，P的表观分凝系数分别为0.00670，0.0117和0.0201。通过热力学计算发现该体系下极高P去除效果主要因为Al原子会结合P原子生成AlP相，且AlP相优先于初晶Si相生成。并提出了包含AlP相形成和初晶Si相凝固的三种不同关系的模型。 研究了晶体生长动力学对Al-Si-Ti体系下除B和Al-Si-P体系下除P的影响。发现在Al-Si-Ti体系下，晶体生长动力学对B去除影响很小，对P、Al的去除有一定影响，对Ti的去除影响巨大。并通过理论计算，计算了Al-Si-P体系中在考虑AlP相生成条件下去除P的极限，发现晶体生长动力学在P去除过程中起到了决定性作用，且随着凝固温度区间的降低，晶体生长动力学对P去除的影响越明显。这种影响也说明了，单纯降低合金冷却速率并不能有效避免熔质诱捕现象的发生。 提出了一种新型高效Al-Si合金熔体法提纯Si的工艺——电磁搅拌法，该实验证实了电磁场作用下极高的B、P去除效果。在Al-30wt.％ Si体系中，交变磁场下(50 Hz，400 mT)，B、P的表观分凝系数分别达到了0.30和0.17;在旋转磁场下(10Hz，15 mT)，B、P的表观分凝系数分别达到了0.12和0.06。