近年来随着全球低碳经济的崛起,太阳能光伏产业迎来了巨大的发展空间,太阳能电池的基础原材料——太阳能级硅的需求大大增加。传统太阳能级硅制备方法是西门子法,该方法生产太阳能级多晶硅成本高、生产周期长,其生产产量已经无法满足光伏产业快速发展的需求,严重制约了太阳能电池产业的发展。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。电子束熔炼因具有高温、高真空度等特点成为冶金法制备低成本太阳能级多晶硅的必要手段之一,其主要用于去除硅中蒸发性杂质元素,这些蒸发性杂质直接影响了硅材料的电阻率和少数载流子寿命,进而影响了太阳能电池的光电转换效率。目前电子束熔炼去除硅中杂质的机理研究不足,杂质蒸发过程的行为研究可以为提纯过程中杂质被去除的可能性和效率提供理论指导,从而可以从理论上帮助确定更完善的熔炼工艺。本实验讨论了熔炼功率和熔炼时间对多晶硅中主要杂质去除效果的影响。同时从真空冶金动力学与热力学角度讨论了熔炼过程中杂质元素的蒸发去除机理,杂质蒸发的速率控制步骤以及基体硅在熔炼过程中的蒸发损失。通过研究,获得以下结论：电子束熔炼对P、Al、Ca杂质的去除效果较好,对Fe、B杂质的去除效果较差,随熔炼功率的增大,杂质含量降低。在相同的功率下,熔炼初期,P、Al、Ca杂质含量显著降低,随熔炼时间的延长,下降趋势逐渐减缓。Fe、B杂质含量随熔炼时间的变化不明显；在电子束熔炼过程中,对于杂质P,其蒸发过程受熔体内部的传质和硅熔体表面自由蒸发过程的联合控制；对于杂质Al和Ca,它们在硅熔体内部的传质过程是其蒸发去除过程中的控制步骤；熔炼过程中,杂质元素的蒸发伴随着Si的损失,因此在制定工艺参数时,在考虑减少杂质含量的同时也要同时考虑减少Si的损失量。