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目前制备太阳能级硅的主要方法是化学法,这些方法具有能耗高、环境污染大等缺点。因此亟需开发一种低能耗、低成本的太阳能级硅的专用生产技术。Al-Si合金法可以大规模、低成本的提纯硅,可以同时有效去除硅中的关键杂质元素B和P。本论文以冶金硅中杂质元素的基本性质为研究基础,使用自主设计并装配的电磁感应熔炼炉进行实验,通过对所制备的一系列样品进行分析。得到了如下结果:(1)通过对实验制备的Al-Si合金连续凝固样品进行组织形貌观察和Al的分布分析,均验证了该连续凝固合金的凝固过程为定向凝固,且发现连续凝固过程中A1的分布有两种方式:Scheil模型分布和Initial Transient模型分布。使用二元合金凝固理论模型对Al的分布进行拟合得到了其分布曲线方程,并总结出过共晶Al-Si合金中Al的表观偏析系数k在本实验条件下为0.83左右,且随着合金中Al含量的升高呈缓慢下降的趋势,而共晶Al-Si合金中的Al均匀分布。(2)在Al-Si合金连续凝固过程中初晶Si中的杂质分布元素B、P、Al、Fe、Ti 的去除率最高分别达到了: 74.06%、84.31%、60.68%、99.56%、99.44%。通过对铸锭形貌和杂质元素含量的分析总结了杂质元素的去除规律：在凝固过程中,随着初晶硅的生长,所有杂质元素偏析至Al-Si共晶熔体中而去除,其中P、Al、Fe、Ti再随着定向凝固的进行偏析至铸锭顶部。通过表观偏析系数对杂质元素的偏析行为进行研究,发现其表观偏析系数均随着凝固温度的降低而升高,且远大于平衡偏析系数。(3)分别研究Ti的添加量和合金成分对Al-Si合金法在定向凝固条件下除B的影响及其除B的机理。通过形貌分析发现:在定向凝固条件下,初晶硅均被富集至铸锭底部,这有助于实验后收集初晶硅的同时减少盐酸的消耗。通过分别对不同Ti添加量的Al-30wt.%Si合金和不同Si含量的Al-Si-Ti体系中B的含量及其表观偏析系数的分析,总结了添加适量Ti对Al-30Si合金在定向凝固条件下快速除B的机理及合金中Si含量对Al-Si-Ti体系除B的影响机制。(4)通过对定向凝固法提纯冶金级硅的初步探索,发现定向凝固速度越慢,硅锭的柱状晶区体积占比越高,杂质的偏析去除效果越好。其中杂质元素B、P、Al、Fe、Ti 的去除率最高分别达到了: 60%、56%、99.8%、99.4%、99.9%。而且在熔炼过程中向熔体内部通入湿氢气进行精炼可进一步降低B的含量。最终将上述研究成果有机结合提出了一条可行的低成本合金法制备太阳能级硅的工业化路线。