铸造多晶硅太阳能电池因其性价比的优势,发展迅速,市场份额不断增加。提高铸造多晶硅质量成为业界普遍关注的问题,晶体取向择优是晶体生长的一个基本科学问题,它影响到晶体中缺陷的产生,从而影响晶体质量。在铸造多晶硅的三个发展阶段:普通定向凝固多晶硅、类单晶硅和高效多晶硅中。晶体取向择优问题都存在,但实验上难以对其展开研究。本文采用分子动力学方法,使用Tersoff势函数来描述硅晶体原子之间作用力,模拟考察了单晶硅在相同温度或过冷度下的生长各向异性,以及双晶硅在不同温度或应变下的择优生长,结果表明:(1)单晶硅沿不同晶面的生长速率大小顺序为:(100)(110)(112)(111)V>V>V>V。动力学系数大小顺序为(100)(110)(112)(111)μ>μ>μ>μ,两者顺序一致。层密度函数显示固液界面附近的熔体原子排列受晶体取向制约,对固液界面附近熔体扩散系数模拟计算显示,界面附近有熔体扩散系数大小顺序为:(100)(110)(112)(111)D>D>D>D,与晶体沿各晶面的生长速率顺序相同,结合扩散限制的晶体生长数学模型,我们提出界面附近的熔体原子扩散系数受晶体原子制约是造成硅晶体生长各向异性的重要原因之一。另外,单晶硅沿(111)面生长速率较其它三个面要低的原因是,硅晶体沿(111)面生长会形成大量生长层错,降低了它的生长速率。(2)双晶在约化温度为0.80、0.84和0.88下生长时,都会发生两晶粒竞争生长的过程,即一个晶粒会吞噬另一个晶粒。择优取向主要受动力学控制,即生长速率较快的晶面取向择优。当温度在0.88甚至更高时,双晶生长很慢。生长速率接近的面双晶容易产生位错。含有(112)生长面和(111)生长面的双晶在生长过程中会形成较多层错。(3)应变会影响单晶生长速率,从而影响双晶的择优快慢。两个生长速率相近的晶面构成的双晶在应变下可能改变择优取向。如(111)-(112)双晶在2%压应变下择优取向由(112)生长面择优改变为(111)是生长面择优。含有(112)生长面和(111)生长面的双晶也会产生层错,并随着应变大小的不同而产生不同含量的层错。(100)-(111)双晶和(100)-(112)双晶在应变下生长会产生贯穿整个晶粒的位错。