日益增长的能源需求,对环境和全球气候带来的巨大影响。太阳能作为可再生无污染能源,能够很好地同时解决能源和环境两大难题,具有十分广阔的发展前景。目前硅太阳能电池以其较为成熟的生产工艺被广泛应用,多晶硅太阳能电池因其较低的成本占据较高的市场份额。多晶硅铸锭过程是多晶硅太阳能电池生产过程中能耗最大的环节,多晶硅锭铸造技术的改善是降低电池成本的主要途径之一。铸造多晶硅中包含的晶界、位错、微缺陷和浓度较高的杂质影响太阳能电池的转换效率,多晶硅铸造技术的研究有着深远的意义。本文采用自行设计的中频感应熔炼炉进行多晶硅定向凝固铸锭研究。通过硅熔体内部测温实验,研究中频感应熔炼条件下感应加热区内部温度场分布。结合电磁感应熔炼理论,研究功率降低法和坩埚下拉法两种条件下制得的多晶硅铸锭组织特点。研究结果表明,采用坩埚下拉法对定向凝固多晶硅铸锭晶体组织的生长更有利。铸锭纵截面观测表明,实验制得的多晶硅铸锭柱状晶组织由铸锭底部向上生长至顶部。通过ICP-MS检测分析铸锭中主要杂质元素铁、铝、铜、磷的纵向浓度分布,结果表明定向凝固铸锭后铁、铝、铜、磷的浓度与初始浓度值相比均有明显下降。其中铁、铝、铜三种杂质的实际去除率在98%以上,磷的去除率约为61%。通过Scheil方程计算得到硅中主要杂质的理论去除率,对比分析发现铁、铜两种杂质的理论去除率与实际值符合较好。铝、磷两种杂质的理论去除率高于实际值,考虑蒸发机制后的磷、铝杂质的去除率与实际值符合更好。实验过程中采用坩埚下拉的方式,以定向凝固方法制得多晶硅铸锭,坩埚下拉速度分别为0.23 mm/mim、0.12mm/min。ICP检测结果表明,坩埚下拉较快条件下制得的多晶硅铸锭中的杂质浓度高于较慢条件下制得铸锭的杂质浓度。其中铁杂质浓度影响多晶硅铸锭的柱状晶组织,粗大的柱状晶生长中断位置与铁杂质浓度急剧升高位置相符,实验结果表明降低拉锭速度可以提高铸锭中粗大柱状晶的比例。检测结果表明铸锭底部区域导电类型为P型,顶部区域导电类型为N型,电阻率及少数载流子寿命在铸锭顶部及底部区域均较低,在P-N转型区域最高。多晶硅铸锭的电学特性与铸锭中铝、磷、硼杂质元素的原子浓度有关,P型区域提供空穴载流子的铝和硼原子浓度之和高于提供电子的磷原子浓度,反之,N型区域铝和硼原子浓度之和低于磷原子浓度。