多晶硅太阳能电池由于光电转换效率高、成本低成为光伏市场的主流。多晶硅铸锭的制备是硅熔体的凝固生长过程。该凝固过程决定了铸锭的品质,最终将影响电池的光电转换效率。因而,深入理解多晶硅的凝固过程是十分重要的。然而因为实验条件的限制,对其凝固过程中微观结构的演化规律等难以把握,这不利于进一步提高多晶硅铸锭的品质。本文运用分子动力学方法,通过SW势函数来描述硅原子之间的相互作用,构建了超过十万原子的二维均匀硅熔体模型及双晶硅生长模型,分别研究了在不同温度下硅熔体的均匀形核和生长规律,以及在双晶硅生长过程中形核与晶体生长之间的竞争关系,得到如下结论:（1）在硅熔体的均匀形核阶段,表现出两种不同的形核模式:高温自发形核模式和低温发散形核模式。在均匀形核过程中偶尔有局部非均匀形核现象发生。在临界温度0.65T_m下,形核率最大。在晶体生长阶段,晶粒长大指数在0.65T_m下最大,不同温度下的晶粒数随时间变化呈现出三种不同的模式。在长时间的晶粒粗化中,晶粒尺寸分布可以用对数正态分布函数来表述,晶粒粗化指数低于晶粒长大指数一个数量级。（2）对均匀形核生长多晶硅的缺陷分析显示:位错密度在10⁵ cm^-2数量级,大多数位错来自于晶界,有些自生长位错会在晶粒内部形成,该类位错可滑移并被晶界吸收。超过90%的晶粒包含孪晶界,孪晶原子的含量超过40%。0.71T_m下长大的多晶硅中,CSL晶界约30%。（3）双晶硅中形核与晶体生长存在竞争关系。高温时,晶体生长占优,仅少量新核出现;中温时,生长与非均匀形核同时存在;低温时,形核占主导,非均匀形核与均匀形核同时存在。（4）不同取向的双晶硅生长完成后,同一温度下孪晶界含量最低的为（110）-（100）和（112）-（100）双晶,位错密度最低的为（111）-（100）双晶。